Физическая энциклопедия - шнурование тока

возникновение в диэлектриках и ПП в сильных электрич. полях токовой нити (шнура) с радиусом R, меньшим поперечного размера образца. Плотность тока в шнуре больше, чем в окружающем объёме. Несмотря на то что сечение токового шнура обычно во много раз меньше площади сечения образца, может оказаться, что практически весь ток протекает в шнуре. Ш. т. возникает, если вольтамперная характеристика (ВАХ) проводника настолько сильно отклоняется от закона Ома, что принимает S-образную форму (см. ОТРИЦАТЕЛЬНОЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ). Такая ВАХ характерна для веществ, удельная электропроводность которых быстро растёт с увеличением темп-ры (из-за увеличения концентрации носителей заряда или их подвижности): нагревание за счёт джоулева тепла приводит к увеличению проводимости и аномальному росту тока.

Состояния с однородным по сечению распределением плотности тока j неустойчивы на падающем участке S-образной хар-ки, когда заданный (сопротивлением нагрузки) ток I больше I1, но меньше I2 (рис.). В этом интервале токов устойчивым является состояние с токовым шнуром. Толщина l переходного слоя от области высокой плотности тока в шнуре к окружающей его области с низкой плотностью тока определяется теплопроводностью, диффузией носителей заряда и т.

п. При больших I, когда R->l, с ростом тока лишь увеличивается R, напряжение же U не меняется (рис.) и равно т. н. напряжению поддержания пробоя. При этом характеристика вертикальная прямая. Её наличие является характерным признаком Ш. т. Зависимость тока I от напряжения U при шнуровании тока.

Сплошные кривые устойчивые участки ВАХ: нижний и верхний соответствуют однородному распределению плотности тока, средний образованию токового шнура; пунктир неустойчивые участки; стрелками показаны скачки напряжения, сопровождающие возникновение и исчезновение шнура при увеличении и уменьшении тока в проводнике (когда его сопротивление меньше сопротивления нагрузки в электрич.

цепи). Ш. т. сопровождает пробой полупроводников и диэлектриков. При очень больших j в шнуре джоулев нагрев в нём приводит к разрушению материала проводника. .