技能培训专题 气体放电的基本物理过程(一)及气体间隙的放电(一)
6页1、第5篇 高电压与绝缘技术第35章 气体放电的基本物理过程35.1 气体中带电质点的产生与消失35.1.1 气体的电离原子在外界因素作用下,使其一个或几个电子脱离原子核的束缚而形成自由电子和正离子的过程称为原子的电离,它是气体放电的首要前提。其所需要的能量成为电离能。原子在外界因素作用下,其电子跃迁到能量较高的状态,所需的能量称为激励能,原子处于激励态电离电位为,;激励态恢复到正常状态时,辐射出相应能量的光子,光子的频率 普朗克常数电离过程的表示:(热电离) (光辐射电离)(碰撞电离)常温下的放电过程,碰撞电离是最重要的电离方式35.1.2 气体的分级电离气体的原子或分子在激励态(激励能为)再获得能量而发生电离称为分级电离,这种情况下电离所需的能量仅为亚稳原子有很长的平均寿命(10-3 秒或更长)。在混合气体中,当一种气体的亚稳原子同另一种气体的原子或分子碰撞时,即使它们的动能较低,只要前者的激发能大于后者的电离能,后者将被电离,前者则返回基态。多余的能量就转变为电子的动能,或使离子激发。这种过程,称彭宁电离,或称彭宁效应。由于惰性气体的亚稳原子有较大的激发能,在含有惰性气体的混合气体放
2、电中,彭宁电离比较有效。彭宁效应还可以使放电管的点火电压降低。从绝缘角度看,彭宁效应不利35.1.3 电极表面的电子逸出 逸出功 :金属的微观结构 、金属表面状态 (小于电离能):热电子发射二次发射强场发射光电子发射35.1.4 带电质点的扩散和复合带电粒子的扩散带电粒子从浓度较大的区域运动到浓度较小的区域。电子的扩散速度比离子快得多。 气压越低,温度越高,扩散越快。带电粒子的复合正离子和负离子或电子相遇,发生电荷的传递而互相中和、还原为分子的过程在带电质点的复合过程中会发生光辐射,这种光辐射在一定条件下又可能成为导致电离的因素 正、负离子间的复合概率要比离子和电子间的复合概率大得多。通常放电过程中离子间的复合更为重要 一定空间内带电质点由于复合而减少的速度决定于其浓度 35.2 电子崩和电子碰撞电离系数O点:由于光辐射的作用,在气隙中存在一定量的自由电子O点A点:自由电子在外电场作用下的运动速度增加,同时发生复合的可能性减少A点:由于光电离而产生的自由电子全部消失在外回路中A点B点:随着外电压的增加,自由电子数基本不变,电流值不变B点:此时外电场达到一定程度,能够产生额外的自由电子B
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