2高电压技术第二章.ppt

* 在不均匀电场中，放电总是从曲率半径较小的电极表面，即间隙中场强最大的地方开始， 而与该电极的电位值和电压的极性无关。这是因为放电只取决于电场强度的大小。但曲率半径较小的电极的电压极性不同，放电产生的空间电荷对原电场的畸变不同，因此同一间隙在不同 电压极性下的电晕起始电压不同，击穿电压也不同，这就是放电的极性效应。现以棒—板间隙为例，讨论在两个不同放电阶段的极性效应(以下“极性”皆指曲串半径较小电极上的电压极 性，例如正极性是指棒电极的电压为正极性．这种表示方法在高电压技术中是惯常使用的)。 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 要了解气体中出现的放电现象，让我们先看一下汤森的实验结果。左图表示放置在空气中的平行板电极，极间电场是均匀的。当在极间加上从零起逐渐升高的直流电压时，得到电流和电压的关系如右图所示。 实验结果 大气中少量的正负离子存在； 在极间加上电压后，带电离子分别向两极移动，形成电流； 随着电压的升高，带电离子的运动速度加大，电流也随之增大（0-a段）； 到达a点后，电流不再随电压而增大。因为这时由外界电离因素在极间产生的带电离子已全部参加导电，所以电流趋于饱和。电流密度是极小的，一般只有10-19 A/cm2，间隙仍处于良好的绝缘状态。 到达b点后，电流又重新随电压升高而增大。间隙中出现新的电离因素，这就是电子的碰撞电离。 随着电压的升高，电流越来越大。最后达到c点时，电流更急剧增加到必须依靠外电路的电阻来限制的地步。放电的这一阶段叫自持放电。 电子在电场作用下从阴极奔向阳极，并与中性分子碰撞产生电离，由此产生的新电子也加入其中，使电子的数目迅速增加，这种迅猛发展的碰撞电离过程被称为电子雪崩。 * 汤森根据对放电过程的实验研究认为，电子崩中的正离子在反回阴极时，在阴极上产生的二次电离过程，是取得二次电子而使放电过程转为自持的关键。 如果每个正离子返回阴极时，由于其具有的位能（电离能）及动能，从阴极上释放出?个二次电子。 * 汤森根据对放电过程的实验研究认为，电子崩中的正离子在反回阴极时，在阴极上产生的二次电离过程，是取得二次电子而使放电过程转为自持的关键。 如果每个正离子返回阴极时，由于其具有的位能（电离能）及动能，从阴极上释放出?个二次电子。 * 汤森根据对放电过程的实验研究认为，电子崩中的正离子在反回阴极时，在阴极上产生的二次电离过程，是取得二次电子而使放电过程转为自持的关键。 如果每个正离子返回阴极时，由于其具有的位能（电离能）及动能，从阴极上释放出?个二次电子。 * 汤森根据对放电过程的实验研究认为，电子崩中的正离子在反回阴极时，在阴极上产生的二次电离过程，是取得二次电子而使放电过程转为自持的关键。 如果每个正离子返回阴极时，由于其具有的位能（电离能）及动能，从阴极上释放出?个二次电子。 * * * * 汤森用电子的碰撞电离和正离子在阴极上释放二次电子来说明自持放电形成的理论，能够较好地解释低气压小间隙情况下的放电视象。利用这个理论可以推导出有关均匀电场中击穿电压及其影响因素的一些实用的结论。但这个理论也有它的局限性，特别对?d较大时气隙放电的许多特点用汤森理论是无法解释的。例如按汤森理论从加上电压到放电形成所需要的时间，至少应等于正离子走过极间距离的时间，但实测的放电时间比这要小得多。又如根据汤森理论，气体放电应在整个间隙中均匀连续地发展。低气压下气体放电区城确实占 据了整个电极空间．如放电管中的辉光放电。但大气压力下气体击穿的出现的却是带有分枝的明亮细通道。在汤森以后，Leob和Meek等在实验的基础上建立起来的流注理论能够补充汤森理论的不足，较好地解释这些现象。  一个初始电子，在向阳极运动的过程中产生碰撞电离发展成电子崩-初始电子崩。 当初崩发展到阳极时，产生的电子迅速跑到阳极上中和掉。留下来的正离子作为正空间电荷使后面的电场受到畸变和加强，同时向周围放射出大量光子。 这些光子在附近的气体中导致光电离，在空间产生二次电子。它们在正空间电荷所畸变和加强了的电场的作用下，又形成新的电子崩叫二次崩。二次崩头部的电子跑向初崩的正空间负荷，与之汇合成为充满正负带电粒子的混合通道。这个电离通道称为流注。流注导电性能良好，其端部又有二次崩留下的正电荷，因此大大加强了前方的电场，促使更多的新电子崩相继产生并与之汇合，从而使流注向前发展。到流注通道把两极接通时将导致间隙的完全击穿 * * 汤森用电子的碰撞电离和正离子在阴极上释放二次电子来说明自持放电形成的理论，能够较好地解释低气压小间隙情况下的放电视象。利用这个理论可以推导出有关均匀电场中击穿电压及其影响因素的一些实用的结论。但这个理论也有它的局限性，特别对?d较大时气隙放电的许多特点用