低压气体直流击穿特性.docx

大连理工大学大物实验报告（论文）
低压气体直流击穿特性
DC breakdown characteristics of low pressure gas
学院（系）：建设工程学部
专业：土木工程
学生姓名：张一鸣
学号： 201并 且空间分布均匀，电流强度随电压线性增加，并逐渐趋于饱和。这是一种暗放电， 因为带电粒子的定向运动没有引起电离和发光过程，放电区域不发光。随着电场 的继续增加，电子逐渐获得了更高能量从而发生电子碰撞电离使电子数量进一步 提高，导致电流迅速增长。同时，电子碰撞过程也产生原子分子的激发而发光, 放电便不再是暗放电。光子照射阴极表面发生光电效应，产生阴极电子发射，使 得电子密度进一步增加。电离过程也产生离子，并向阴极加速移动。随着电场增 强，离子撞击阴极的能量也增加。当电场达到足够强时，离子轰击可在阴极诱导
二次电子发射，这一过程称为了过程。7过程极大提高了阴极发射电子能力。若 阴极发射足够强，气体放电便自持而发生击穿。
由此，建立起汤森(Townsend)击穿条件，如下1 + 丫 = 洽曲国回回
其中拐片是a过程和滋程的汤森(Townsend)系数，也称为汤森(Townsend) 第一电离系数和第三电离系数，〃是放电电极间隙。
帕邢(Paschen)定律与帕邢(Paschen)曲线
放电电极间的电场增加时，放电电流随之增加，当电压增至一定值时，放电 电流突然增加，放电转变为自持放电，气体发生击穿。临界电压称为气体击穿电 压。气体击穿后，放电特性与电极形状、间距、气压和外电路特性有关，可以呈 现火花、电弧、电晕和辉光放电等不同放电模式。
1889年，Paschen通过实验系统研究了低气压放电击穿现象，发现：在平行 板电极条件下，低气压气体的击穿电压Vs是气压和电极间隙之积Pd (称为帕邢参 数，Paschen' s Factor)的一元函数，并找到了多种气体的击穿电压最小值。 由此，Paschen建立了击穿电压与帕邢参数的实验规律，称为Paschen定律。
Paschen定律指出：击穿电压与Pd的函数规律在一定区间内是线性的，但在 另外一些区间是非线性的；并且在特定的
Pd值时，击穿电压有极小值；对于所有 的气体，在低气压范围内，其击穿电压与Pd值的函数曲线具有相似性，这就是 Paschen定律定律的普适性。
Paschen定律可以一定条件下利用Townsend理论加以解释。根据击穿条件 34-1式，孙117决定击穿电压，此二者都与放电气体和电极材料有关。在平行板电 极位型中，
(V/d)的函数：a= APe'BPd,v 其中A和B为实验常数。
0 7与电极材料和离子能量有关，在确定电极材料条件下，离子能量是唯一 决定因素。实验发现了与离子能量的关系表现出阶段性，在二次电子发射的临界 离子能量附近血与离子能量的关系很敏感,国但是一旦离子能量远离了临界值, □与离子能量儿乎无关。在气体击穿电压的幅值量级内，离子能量远大于临界能 量，因此在讨论气体击穿规律时可以认为汐9常数，这样击穿条件可表示为：
这一结果表明击穿电压仅是Pd的函数，这一结论与Paschen定律一致。
由于A、B和涔常数与气体种类和电极材料有关，因此研究不同气体