均匀电场放电理论

1、高电压技术精品课程高电压技术精品课程http:/ 2-3 2-3 均匀电场气体击穿过程均匀电场气体击穿过程 1.1.熟悉均匀电场中气体的击穿机理熟悉均匀电场中气体的击穿机理 2.2.掌握汤逊理论和流注理论的理论要点掌握汤逊理论和流注理论的理论要点 3.3.掌握巴申定律掌握巴申定律高电压技术精品课程高电压技术精品课程http:/ 均匀电场气体放电理论均匀电场气体放电理论20世纪初英国物理学世纪初英国物理学家汤逊在家汤逊在均匀电场、低均匀电场、低气压、短间隙气压、短间隙的条件下的条件下进行了放电实验，根据进行了放电实验，根据实验结果提出了解释气实验结果提出了解释气体放电过程的理论，称体放电过程的理

2、论，称为汤逊理论。为汤逊理论。高电压技术精品课程高电压技术精品课程http:/ AV光照射光照射高电压技术精品课程高电压技术精品课程http:/ 均匀电场中气体的伏安特性均匀电场中气体的伏安特性ABC实验分析实验分析 OA段：电流随电压升段：电流随电压升高而升高高而升高 AB段：电流仅取决于段：电流仅取决于外电离因素与电压无关外电离因素与电压无关 BC段：电压升高碰撞段：电压升高碰撞电离增强但仍靠外电离电离增强但仍靠外电离维持维持(非自持非自持) C点后：只靠外加电压点后：只靠外加电压就能维持就能维持(自持自持)高电压技术精品课程高电压技术精品课程http:/ 均匀电场中，气体间隙的击穿主要由

3、电子的均匀电场中，气体间隙的击穿主要由电子的碰撞游离碰撞游离和正离子撞击阴极表面造成的和正离子撞击阴极表面造成的表面表面游离游离所引起。电子碰撞游离是气体放电的主所引起。电子碰撞游离是气体放电的主要原因，二次电子来源于要原因，二次电子来源于正离子撞击阴极表正离子撞击阴极表面面使阴极表面逸出电子，逸出电子是维持气使阴极表面逸出电子，逸出电子是维持气体放电的必要条件。体放电的必要条件。汤逊理论汤逊理论高电压技术精品课程高电压技术精品课程http:/ 电子崩与自持放电电子崩与自持放电光游离光游离初始电子初始电子电子个数电子个数2482n电子崩电子崩产生的正离子撞击阴极发生表面游离产生的正离子撞击阴极

4、发生表面游离新的电子新的电子(如如果去掉外电离因素果去掉外电离因素)仍有后继电子仍有后继电子放电自持放电自持高电压技术精品课程高电压技术精品课程http:/ Ub = f(pd)巴申定律巴申定律在汤逊理论提出在汤逊理论提出之前，巴申就从之前，巴申就从实验中总结了击实验中总结了击穿电压穿电压Ub是气压是气压p和间隙距离和间隙距离d乘积乘积的函数：的函数：高电压技术精品课程高电压技术精品课程http:/ 一定dp电子自由行程碰撞次数游离过程减弱bU一定dp电子自由行程碰撞次数游离过程减弱bU一定pd)/(dUE 碰撞次数游离过程减弱bU巴申曲线解释巴申曲线解释一定pd)/(dUE 碰撞次数游离过程

5、减弱bU高电压技术精品课程高电压技术精品课程http:/ 汤逊理论的适用范围汤逊理论的适用范围汤逊理论是在低气压汤逊理论是在低气压pd较小条件下建立起来的，较小条件下建立起来的， pd过大，汤逊理论就不再适用过大，汤逊理论就不再适用pd过大时（气压高、距离大）汤逊理论无法解释：过大时（气压高、距离大）汤逊理论无法解释：放电时间：很短放电外形：具有分支的细通道击穿电压：与理论计算不一致阴极材料：无关汤逊理论适用于汤逊理论适用于pd26.66kPa cm高电压技术精品课程高电压技术精品课程http:/ 流注理论流注理论汤逊理论是用电子碰撞游离和阴极表面游离汤逊理论是用电子碰撞游离和阴极表面游离来说

6、明来说明pd较小时的放电现象的。较小时的放电现象的。pd较大时，较大时，放电过程及现象出现了新的变化，因而在大放电过程及现象出现了新的变化，因而在大量实验研究的基础上，提出了量实验研究的基础上，提出了流注放电理论流注放电理论。流注理论认为电子的流注理论认为电子的碰撞游离碰撞游离和和空间光游离空间光游离是形成自持放电的主要因素，空间电荷对电是形成自持放电的主要因素，空间电荷对电场的场的畸变作用畸变作用是产生光游离的重要原因。是产生光游离的重要原因。高电压技术精品课程高电压技术精品课程http:/ 空间电荷对电场的畸变作用空间电荷对电场的畸变作用由于电子崩中空间电荷由于电子崩中空间电荷的出现，原本

7、均匀的电的出现，原本均匀的电场被畸变得不均匀了。场被畸变得不均匀了。崩头前方附近的场强得崩头前方附近的场强得到了加强，而崩头内部到了加强，而崩头内部正、负电荷交界处的场正、负电荷交界处的场强则被削弱了。崩尾部强则被削弱了。崩尾部分的场强虽然也加强的，分的场强虽然也加强的，但加强的程度要比崩头但加强的程度要比崩头前方附近的小得多。前方附近的小得多。高电压技术精品课程高电压技术精品课程http:/ 外施电压大外施电压大于气隙击穿于气隙击穿电压时，首电压时，首先形成主电先形成主电子崩。子崩。当主崩接近阳当主崩接近阳极时，场强急极时，场强急剧增大，去游剧增大，去游离过程增强，离过程增强，放射出大量光放

8、射出大量光子。子。外围气体分外围气体分子吸收光子子吸收光子能量后，发能量后，发生光游离，生光游离，产生二次电产生二次电子崩。子崩。由于主崩头部由于主崩头部的电子已进入的电子已进入阳极，场强减阳极，场强减弱，二次电子弱，二次电子崩头部的电子崩头部的电子进入时，形成进入时，形成负离子。负离子。正、负离子混合的正、负离子混合的通道称为流注，随通道称为流注，随着崩尾场强的增大，着崩尾场强的增大，不断有新的电子崩不断有新的电子崩汇合进来，流注向汇合进来，流注向阴极不断发展，直阴极不断发展，直至贯穿两极。至贯穿两极。流注的形成和发展流注的形成和发展高电压技术精品课程高电压技术精品课程http:/ 流注理论对放电现象的解释流注理论对放电现象的解释放电时间放电时间 二次崩的起始电子是二次崩的起始电子是光子光子形成的，而光子以光速传播，形成的，而光子以光速传播，所以流注发展非常快。所以流注发展非常快。放电外形放电外形 二次崩的发展具有不同的方位，所以流注的推进不可能二次崩的发展具有不