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气体放电的伏安特性
来源:中唯精工 | 发布日期: 2022-04-21

按照气体放电时极间电压和放电电流之间的伏安关系,气体放电可以分为四种不同的形式:

(1)暗放电    暗放电是带电粒子在电场的作用下定向移动形成的,其放电电流往往很小,有时只有几微安,并随带电粒子的数量的增多而增大,同时也会随着极间电压的升高而增大。

气体放电伏安特性-1.jpg

图1-2 气体放电的伏安特性曲线

Fig.1-2 Volt-ampere characteristics curve of gas discharge

(2)火花放电和辉光放电    在暗放电的状态下如果升高极间电压,会发生伴有发光的放电,在气压较高时,放电通道呈现细的线条形状,并有闪光和破裂声,具有火花的明显特征,这就是火花放电。在火花放电时只有放电通道的气体被击穿并变成导体,所以在发光的放电通道内电流密度非常大,还会引起导电气体内部温度和压力急剧增加,它与周围其他气体所形成的压力梯度会使放电通道迅速扩大,电流急剧增大而电压反而迅速降低,极间呈现出负阻抗特性。如果此时电源功率不够大,电压将会迅速下降使放电结束。如果电源功率足够大,电压下降到一定数值以后就将保持基本不变,而放电将转变为另一种形式——弧光放电。因此,火花放电是一种不稳定的放电状态,往往是一种过渡的存在,这也是他的一个特性。
从图1-2可以看到,越过暗放电区后,如果继续增大极间电压或者减小外电路的电阻,电流会突然剧增,发生击穿,如果这时的气压较小,放电就会发出特有的辉光,因此被称为辉光放电。辉光放电的基本条件就是气压低、密度小,带电粒子很容易被加速获得足够的能量,撞击阴极产生二次电子发射。辉光放电又可以分为,前期辉光放电、正常辉光放电和异常辉光放电。前期辉光放电还伴随有暗放电。正常辉光放电的放电电流随输入功率的增大而增大,而电压基本保持不变,并低于击穿电压。越过正常辉光的区域,电流和电压都会急剧上升,直至变成弧光放电,这一区域就是异常辉光放电区域。辉光放电是一种复杂的稳态自持放电,应用非常广泛。

(3)弧光放电    弧光放电是气体放电的另一种非常重要的形式,放电电流密度大,发光度强,温度高,其更大特点是在低的电压下能流过很大的电流。发生弧光放电时,极间电压几乎保持不变,但电流的变化范围却可以很大。弧光放电在高气压和低气压的情况下都可以放生,形成热力学平衡或近似热力学平衡的等离子体。弧光放电又分为热电子弧光放电和冷阴极弧光放电。热电子弧光放电是利用阴极的高温发射电子来维持放电的,又根据是否需要外部热源加热阴极分为自持和非自持两种。冷阴极弧光放电的阴极温度也远高于常温,但却不足以形成热电子发射。由于弧光放电是气体放电的最成熟阶段,所以整个放电通道都处于稳定的平衡状态。

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