均勻電場中的氣體擊穿-展示頁
2025-05-09 22:36本頁面
【正文】 ?? 或?/ixe ? 只有那些自由行程超過 xi＝ Ui /E的 電子 ， 才能與分子發(fā)生碰撞電離 。 7 均勻電場中氣體的擊穿 非自持放電和自持放電 U1U2U0UI0 1 2 3試驗分析： 當 UU0（ 非自持放電階段 ） ?0~1段：電流隨電壓的升高而升高； ?1~2段：電流僅取決于外電離因素，而與電壓無關； ?2~3段：電壓升高電流增強，但仍然靠外電離維持放電過程 當 U≥ U0 （ 自持放電階段 ） ?3點后：電流急劇突增，氣體間隙擊穿，只靠外電壓就能維持 自持放電起始電壓 ?電場均勻：間隙擊穿電壓 Ub ?電場極不均勻：電暈放電起始電壓 光 照 射??AV8 均勻電場中氣體的擊穿 湯遜放電理論 低氣壓 短間隙 均勻電場 E 陰極 陽極 崩頭大、崩尾小 初始電子 碰撞電離 電子倍增 碰撞電離 電子崩 崩頭 崩尾 光照射 一、電子崩的形成 9 α系數(shù) 電子沿電場方向行進單位長度，發(fā)生的平均碰撞電離次數(shù) β系數(shù) γ系數(shù) 正離子碰撞陰極表面，逸出的自由電子平均 數(shù) 正離子沿電場方向行進單位長度，發(fā)生的平均碰撞電離次數(shù) 電子崩 離子崩 陰極發(fā)射電子 離子體積 、 質量大 ， 平均自由行程短 ， 發(fā)生碰撞電離可能性比電子小得多 ， 可 忽略該過程 。高電壓技術 李 化 第 1篇 電介質的電氣特性 1 氣體電介質的絕緣特性 氣體中帶電粒子的產(chǎn)生和消失 均勻電場中氣體的擊穿 不均勻電場中氣體的擊穿 氣體間隙的穩(wěn)態(tài)擊穿電壓 雷電沖擊作用下氣體間隙的擊穿 操作沖擊作用下氣體間隙的擊穿 大氣條件對間隙擊穿電壓的影響 提高氣體間隙擊穿電壓的措施 沿面放電 2 課程回顧 3 氣體中帶電粒子的產(chǎn)生和消失 ?氣體電離的條件？種類？ WWi, 碰撞電離； 光電離； 熱電離；表面電離 ?電極表面逸出電子的條件？途徑？ WWi，正離子撞擊陰極，光電子發(fā)射，強場發(fā)射，熱電子發(fā)射 ?電負性氣體？電負性與電氣強度的關系？ 電負性表征 分子吸引電子的能力 ，分子吸附電子成為負離子；電負性越好，吸引電子能力越好，電子越少，對放電越不利，所以電氣強度好，即絕緣性能好。 課程回顧 ?氣體放電的主要形式 1. 輝光放電 2. 電暈放電 3. 刷狀放電 4. 電弧放電 5. 火花放電 ☆ 注： 輝光放電、電暈放電、刷狀放電時間隙未擊穿，火花放電和電弧放電均是間隙擊穿后的放電現(xiàn)象 1 氣體電介質的絕緣特性 氣體中帶電粒子的產(chǎn)生和消失 均勻電場中氣體的擊穿 不均勻電場中氣體的擊穿 氣體間隙的穩(wěn)態(tài)擊穿電壓 雷電沖擊作用下氣體間隙的擊穿 操作沖擊作用下氣體間隙的擊穿 大氣條件對間隙擊穿電壓的影響 提高氣體間隙擊穿電壓的措施 沿面放電 5 均勻電場中氣體的 擊穿 6 非自持放電和自持放電 光 照 射??AV外電離因素：天然輻射或人工光源 電場 作用 U1U2U0UI0 1 2 3氣體中的電壓和電流關系 ? 非自持放電 —— 去掉外電離因素的作用后放電隨即停止； ? 自持放電 —— 不需要外界因素，僅由電場作用而維持的放電過程。 α對應單位長度內新電離的自由電子數(shù) 均勻電場中氣體的擊穿 湯遜放電理論 電子崩的形成 一、電子崩的形成 10 均勻電場中氣體的擊穿 湯遜放電理論 α 過程 n個電子行過 dx之后 ， 會產(chǎn)生 dn個新的電子 dxndn ??0ddxne ???xd? 處 ,xn1dxdnd對于均勻電場 ， ? 不隨空間位置而變 den ??新產(chǎn)生的 電子數(shù)和正離子數(shù)為 1?de ?放電可否自持 ？ 11 均勻電場中氣體的擊穿 湯遜放電理論 ?過程 新產(chǎn)生電子數(shù)： 1dea 1dne a= ( 1 )dane ?????過程 到達陰極的正離子數(shù) 從陰極電離出的電子數(shù) 12 均勻電場中氣體的擊穿 湯遜放電理論 自持放電的條件 ⑴ 湯遜理論的自持放電條件 ? 物理意義： 一個電子 從陰極到陽極途中因 碰撞電離（ α過程） 而產(chǎn)生的正離子數(shù)為 eαd－ 1 ，這批正離子在陰極上造成的二次自由電子數(shù) （ γ過程） 應為 γ (eαd－ 1 ) ，如果它等于 1，就意味著那個初始電子有了一個后繼電子，從而使放電得以自持。 自由行程大于 xi的概率為 電離碰撞次數(shù) /1 ixe ?????Wi、 Ui 分別為氣體分子的 電離能和電離電位 若電子的平均自由行程為 ?， 在單位長度內 ， 一個電子的平均碰撞次數(shù)為 1/? 。 1()iiWW A PqE qEABPEP A EA e A e fPeP??? ?? ? ? ??結論： 均勻電場中氣體的擊穿電壓 Ub是氣壓和電極間距離的乘積（ pd）的函數(shù)。d / 1 3 3 . 3 P a ? 從曲線可以看出，存在一個 最小值 ，此時擊穿電壓最低。 均勻電場中氣體的擊穿 巴申曲線 18 均勻電場中氣體的擊穿 定性解釋 P ? 電子累積動能 間距過大 難以碰撞電離 氣體密度 碰撞電離 Ub P ? 電子累積動能 氣體密度 碰撞電離 Ub d E 電子累積動能 碰撞次數(shù) 電離概率 Ub d E 電離次數(shù) 碰撞次數(shù) 電子崩 Ub 難形成電子崩 1. d固定 2. P固定 碰撞次數(shù) 電離概率 da? ? 11 ??de ??19 P c mUb / V1 0 11 001 011 021 031 041 0 01 0 0 01 0 0 0 01 0 0 0 0 0空 氣S F620 均勻電場中氣體的擊穿 湯遜放電理論的適用范圍 ⑴ 適用范圍 均勻場、低氣壓、短氣隙 (pd27kPa pd大 Ub ? 特點： 認為 電子
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