مبدأ عمل مشبك ثقب العزل

المبدأ الأساسي لعمل موصل ثقب العزل هو تحقيق نقل التيار من خلال التلامس بين شفرة ثقب مشبك السلك والجزء المعدني من الكابل. قد يتساءل البعض: هل يمكن حمل مثل هذا التيار الكبير بواسطة عدد قليل من الأشواك الصغيرة؟ في الواقع، يمكن تحليل توصيل التيار بين الموصلات من جانبين: مساحة التلامس الميكانيكية للموصل ومسار توصيل التيار. من وجهة نظر مجهرية، يتكون سطح الموصل من عدد لا يحصى من القمم والوديان غير المستوية. كلما كان سطح الموصل أكثر نعومة، قل فرق الارتفاع بين القمم والوديان. عندما يكون الموصلان على اتصال تحت تأثير قوة خارجية، يكون اتصالهما بشكل أساسي في شكل اتصال من قمة إلى قمة. لذلك، تكون مساحة التلامس الميكانيكية الفعلية أصغر بكثير من مساحة التلامس الاسمية التي صممها مشبك السلك. وفقًا لتحليل الأدبيات، تبلغ مساحة التلامس الميكانيكية الحقيقية حوالي 7٪ من سطح التلامس الاسمي. تحت تأثير الضغط الخارجي، تُضغط طبقة أكسيد الألومنيوم النشط (Al2O3) على سطح الألمنيوم بين الموصلين أو تُفرك، مما يُسبب تمزقها جزئيًا، مما يسمح لإلكترونات الألومنيوم بالتدفق بحرية بين قمتي السطح، مُشكلةً موصلية كهربائية معينة. كلما زاد الضغط، زادت نقاط التلامس بين القمم، وانخفضت مقاومة التلامس. إن قدرة أكسيد الألومنيوم النشط (Al2O3) على التوصيل تجعل المنطقة السليمة تتمتع أيضًا بقدرة توصيلية معينة. بفضل اللدونة الجيدة للألومنيوم، عند ضغط وتلامس واجهتيه، يُحدث جزء من الألومنيوم في الجدار الداخلي لمشبك السلك تشوهًا بلاستيكيًا ويدخل الفجوة الملتوية للطبقة الخارجية للسلك، مما يزيد من مساحة التلامس الفعالة، ويزيد من فعالية الاختراق المتبادل بين الجزيئات، ومع زيادة عدد ذرات الألومنيوم في طبقة الأكسيد، يتحسن الأداء التوصيلي للواجهة الكهربائية. بسبب زحف السلك، يصبح أرق قليلاً، ويقل قطره، وتنخفض مساحة التلامس الفعالة، وتزداد مقاومة مشبك السلك. ويعود انخفاض مساحة التلامس الفعالة بشكل رئيسي إلى انخفاض ضغط مشبك السلك عليه وتكثيف أكسدة سطح التلامس.
يعتمد مشبك سلك الثقب المعزول على ثقب الشفرة لاختراق السلك، تمامًا مثل إدخال إصبع في الماء. ووفقًا للمراجع ذات الصلة، فإن مساحة تلامسه أكبر بأكثر من مرة من مساحة مشبك السلك العادي. علاوة على ذلك، يتميز مشبك سلك الثقب بسهولة التركيب والموثوقية العالية.