Эх, дорогой читатель! Давайте снова вспомним про концепцию зарядовых разбалансов. Вы спросите — как она поможет объяснить электрический пробой твёрдого диэлектрика? Отвечаем: легко! И, к тому же, без мистики! Выше мы говорили, что в твёрдом теле, из-за плотной упаковки атомов, невозможно направленное движение электронов, которые оставались бы свободными. Даже в металлах, продвижение электронов к аноду происходит в режиме «ротации кадров» между свободными и связанными электронами. Чтобы диэлектрик стал проводником, в нём тоже следует создать возможность для такой «ротации кадров». Потому что в диэлектрике этой возможности нет. Например, кристалл со стационарными химическими связями, где совсем нет свободных валентностей — хороший диэлектрик. Есть и другие диэлектрики, например, оксиды металлов. Не странно ли это? — ведь в их состав входят атомы металла, которые испытывают валентные переключения! Нет, не странно: при хорошей упорядоченности этих переключений, ни одна валентность не остаётся свободной так долго, чтобы стать ловушкой для постороннего электрона — так что режим «ротации кадров» здесь тоже исключён. Вывод: для электронной проводимости требуются долгоживущие (по атомным меркам) свободные валентности. А для этого надо делать с диэлектриком что? Правильно: рвать в нём химические связи!
И зарядовые разбалансы, при пробивном напряжении, с этой задачей отлично справляются. Напоминаем: внешнее электрическое «поле» в диэлектрике ослабляется из-за того, что разноимённые зарядовые разбалансы индуцируются на его противоположных поверхностях — в нескольких атомных слоях. При этом, в самом внешнем атомном слое индуцируются самые сильные зарядовые разбалансы, в следующем под ним слое — зарядовые разбалансы немного послабее, и т.д. Это называется «градиенты зарядовых разбалансов». Чем сильнее внешнее «поле», тем сильнее индуцированные зарядовые разбалансы, и тем сильнее их градиенты — в этом и секрет фокуса. Дело в том, что химическая связь стабилизируется циклическими перебросами кванта тепловой энергии из одного из связанных атомов в другой, и обратно. А зарядовые разбалансы тоже имеют энергию. И если, в условиях градиента зарядовых разбалансов, разность соответствующих энергий у связанных атомов становится такой же, как энергия теплового кванта — химическая связь оказывается нестабильна. Всё! В этом и смысл пробивного напряжения. Формула для него, полученная на основе этой модели, неплохо работает. Заметьте: химические связи начинают рваться там, где градиенты зарядовых разбалансов самые сильные — т.е., на поверхности. Вот почему канал электрического пробоя всегда начинается с поверхности. Можно спросить: как же этот канал развивается в толще диэлектрика, ведь там зарядовых разбалансов нет? Смотрите: игольчатая оконечность растущего канала проводимости является источником «сильно неоднородного поля» и сама способна разрывать химические связи. Всё честно! На основе этой модели предложена технология создания мультислойного металл-диэлектрического супер-изолятора — который, при толщине в 100 микрон, держал бы постоянное напряжение, которое держат лучшие твёрдые диэлектрики, имея толщину в сантиметры!