Пробой

По мере того как вырабатывается достаточное количество электронов обратной связи, происходит сверхэкспоненциальное увеличение силы тока разряда под действием объемного заряда, образующегося в проводящих каналах. Практически это происходит, когда сила тока превышает 10 мА. Поскольку ток ничем не ограничивается, в течение нескольких наносекунд его сила увеличивается до нескольких сотен или тысяч ампер, увеличение продолжается, пока ему не будет препятствовать сопротивление разряда и внешней цепи вблизи искрового промежутка (т. е. свечи зажигания). На этом этапе напряжение в искровом промежутке и напряженность электрического поля быстро уменьшаются до очень малых значений (100 В и 1 кВ/см соответственно, т. е. происходит пробой).

Минимальная энергия, необходимая для начала фазы пробоя при давлении 1 бар (10В Па) и зазоре между электродами свечи зажигания размером 1 мм, составляет 0.3 мДж.

Во время пробоя через часть объема, обладающую несколько повышенной электропроводностью, проходит все более интенсивный ток. Плотность ионов быстро увеличивается до значений порядка 1019 э/см3, так что доминирующим процессом потери энергии ускоренными электронами становится обмен энергией между электронами и ионами, обусловленный действием сил Кулона. Несмотря на неблагоприятное соотношение масс электрона и иона, становится возможным эффективный обмен энергией при единичных столкновениях. В результате будет осуществляться передача электроэнергии из емкости разрядника через электрическое поле электронам и ионам.

Следствием этого является очень высокая степень ионизации (наблюдалась заметная концентрация М4+) и возбуждения электронов при значительном повышении температуры газа (до 60 000 К). Указанные процессы сосредоточены в узком канале, начальный диаметр которого равен 40 мкм, что соответствует величине диаметров стримеров, образующихся во время предпробоя. Все тяжелые частицы внутри этих каналов полностью диссоциируются, ионизируются и сильно возбуждаются, так что внутренняя или потенциальная энергия одной тяжелой частицы составляет более 20 эВ по сравнению с 5,5 эВ тепловой энергии (при 60 000 К).