氣體放電的物理過(guò)程(1)(已修改)
2025-01-30 01:44 本頁(yè)面
【正文】 高電壓技術(shù) 李 衛(wèi) 國(guó) ? +80798486， 60105052 ? 第二章 氣體放電的物理過(guò)程 (1) 2 一、氣體放電的一般描述 （ 一 ） 氣體放電的主要形式 根據(jù)氣體壓力 、 電源功率 、 電極形狀等因素的不同 ， 擊穿后氣體放電可具有多種不同形式 。 利用放電管可以觀察放電現(xiàn)象的變化 ? 輝光放電 ? 電弧放電 ? 火花放電 ? 電暈放電 ? 刷狀放電 3 輝光放電 ? 當(dāng)氣體壓力不大 ， 電源功率很小 （ 放電回路中串入很大阻抗 ） 時(shí) ， 外施電壓增到一定值后 ， 回路中電流突增至明顯數(shù)值 ， 管內(nèi)陰極和陽(yáng)極間整個(gè)空間忽然出現(xiàn)發(fā)光現(xiàn)象 ? 特點(diǎn)是放電電流密度較小 ， 放電區(qū)域通常占據(jù)了整個(gè)電極間的空間 。霓虹管中的放電就是輝光放電的例子 。 管中所充氣體本同 ， 發(fā)光顏色也不同 電弧放電 ? 減小外回路中的阻抗 ， 則電流增大 ， 電流增大到一定值后 ， 放電通道收細(xì) ， 且越來(lái)越明亮 ， 管端電壓則更加降低 ， 說(shuō)明通道的電導(dǎo)越來(lái)越大 ? 電弧通道和電極的溫度都很高 ， 電流密度極大 ， 電路具有短路的特征 4 火花放電 ? 在較高氣壓 （ 例如大氣壓力 ） 下 ， 擊穿后總是形成收細(xì)的發(fā)光放電通道 ， 而不再擴(kuò)散于間隙中的整個(gè)空間 。 當(dāng)外回路中阻抗很大 ， 限制了放電電流時(shí) ， 電極間出現(xiàn)貫通兩極的 斷續(xù) 的明亮細(xì)火花 ? 火花放電的特征是具有收細(xì)的通道形式 ， 并且放電過(guò)程不穩(wěn)定 電暈放電 ? 電極曲率半徑很小或電極間距離很遠(yuǎn) ， 即電場(chǎng)極不均勻 ， 則當(dāng)電壓升高到一定值后 ， 首先緊貼電極在電場(chǎng)最強(qiáng)處出現(xiàn)發(fā)光層 ， 回路中出現(xiàn)用一般儀表即可察覺(jué)的電流 。 隨著電壓升高 ， 發(fā)光層擴(kuò)大 ， 放電電流也逐漸增大 ? 發(fā)生電暈放電時(shí) ， 氣體間隙的大部分尚未喪失絕緣性能 ， 放電電流很小 ， 間隙仍能耐受電壓的作用 5 刷狀放電 ? 電場(chǎng)極不均勻情況下 ， 如電壓繼續(xù)升高 ， 從電暈電極伸展出許多較明亮的細(xì)放電通道 ， 稱(chēng)為刷狀放電 ? 電壓再升高 ， 根據(jù)電源功率而轉(zhuǎn)入火花放電或電弧放電 ， 最后整個(gè)間隙被擊穿 ? 如電場(chǎng)稍不均勻 ， 則可能不出現(xiàn)刷狀放電 ， 而由電暈放電直接轉(zhuǎn)入擊穿 6 （二）非自持放電和自持放電 ? 外施電壓小于 UA時(shí) ， 電流微小 ， 電流值由空間的游離電荷的數(shù)量和外加電壓決定 。 游離電荷與光照射 （ 含宇宙射線(xiàn) ） 的強(qiáng)度有關(guān) ， 產(chǎn)生在陰極表面和間隙空間 ， 陰極表面產(chǎn)生的是自由電子 ， 空間產(chǎn)生的是正負(fù)離子 ， 通常陰極表面的電子數(shù)量大于空間電荷數(shù)；電壓加高則電荷移動(dòng)速度加快 ， 表現(xiàn)出電流加大 。 7 ? 外施電壓小于 UB時(shí) ， 空間產(chǎn)生的電荷完全移動(dòng)到極板 ， 故電流的大小決定于空間電荷的產(chǎn)生速度 ， 當(dāng)光照不變時(shí) ，電流為常數(shù) 。 ? 外施電壓小于 U0時(shí) ， 氣體中發(fā)生了電離 ， 此時(shí)空間電荷增多 ， 電流增大 。 ? 外施電壓等于 U0時(shí) ， 電離產(chǎn)生的電荷靠電場(chǎng)的作用已可自行維持 ， 而不再繼續(xù)需要外電離因素了 。 因此 U0以后的放電形式也稱(chēng)為自持放電 。 此時(shí) 的電壓稱(chēng)為放電起始電壓。 8 二、均勻電場(chǎng)中氣體擊穿的發(fā)展過(guò)程 （ 一 ） 湯遜氣體放電理論 電子崩的形成 （ ? 過(guò)程 ）
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