Види електричних розрядів

Якщо в схемі, наведеній на рис. 2.2. поступово підвищувати напругу джерела і вимірювати струм, одержимо ВАХ газового розрядника.

Всі стадії досліджуваного процесу представлені на графіку: по осі ординат відкладають напругу між електродами, а по осі абсцис - густину струму в логарифмічному масштабі.

Рис. 2.5.

1- несамостійний тихий або темний розряд,

2. – самостійний темний розряд,

3. – не стійка область,

4. – нормальний тліючий розряд

5. – аномальний тліючий розряд,

6. – перехідна область

7.- дуговий розряд

Темний розряд відбувається при малих густинах струму, об'ємні заряди практично відсутні і електричне поле в розрядному проміжку визначається, в основному, потенціалами і геометрією електродів. При починають впливати об'ємні заряди, характеристика спадна (штрих), розряд нестійкий, і при переходить в іншу форму. Темний розряд - несамостійний, використовується в газорозрядних фотоелементах.

Тліючий розряд характеризується струмом , . Значення струму визначається родом газу, розмірами і конфігурацією електродів. Напруга між електродами - сотні Вольт, ВАХ - майже горизонтальна. Розподіл потенціалу нелінійний: біля катода великий спад, в іншій частині - невеликий. В скляній трубці спостерігається світіння різних частин розрядного проміжка з чергуванням темних і світлих областей.

Електрони, емітовані катодом, прискорюються електричним полем і на відстані (довжина вільного пробігу) починають збуджувати атоми. З'являється шар 1, що світиться.

Рис. 2.6.

Затим швидкість електронів зростає настільки, що починається інтенсивна іонізація (темна область 3 - круксовий темний простір).

Поле послаблюється, швидкість електронів зменшується, іонізація замінюється збудженням (область негативного тліючого світіння 4).

Використавши всю енергію, електрони перестають іонізувати і збуджувати атоми газу (Фарадеєвий темний простір - 5).

Позитивний стовп 6 – плазма (високо іонізований газ).

Біля анода темний простір 7, там є анодний спад напруги, знак якого залежить від сили струму.

Катодне свічення може займати лише частину поверхні катода. В цьому випадку відбувається нормальний тліючий розряд:

,

Тому вольтамперна характеристика - горизонтальна. Ця властивість використовується у стабілітронах тліючого розряду.

При збільшенні сили струму в розряді світіння на поверхні катода розповсюджується на все більшу площу S.

Коли катод весь покривається свіченням, j починає зростати, катодне падіння теж зростає. Має місце аномальний тліючий розряд. Використовується в цифрових індикаторах.

Якщо , тоді потужність, яка виділяється в розряді, зростає на стільки, що розігрів катода викликає перехід у нову форму - дуговий розряд.

Дуговий розряд характеризується великими струмами (до тисяч Ампер) і малим спадом напруг (десятки Вольт). Розряд яскраво світиться, часто супроводжується тріском, шумом. Розігрів катода приводить до появи термоелектронної емісії.

Коронний розряд є самостійним, виникає при відносно великих тисках газу і при сильно неоднорідному електричному полі (велика кривизна електродів).

Рис. 2.7.

Іонізація відбувається лише в більш-менш тонкому шарі біля одного з електродів з малим радіусом кривизни.

Існують нестаціонарні форми розрядів: іскровий, високочастотний, ковзний та інш.

В електричне коло будь-якого газорозрядного приладу повинен бути включений баластний опір , який обмежує струм, тому що розряд може стати нестійким і перейти в дуговий. Процес розвитку розряду відбувається дуже швидко ( ) і прилад може вибухнути одразу ж після подачі напруги.

Умовне позначення:

стабілітрони тиратрони

Рис. 2.8.