介质阻挡放电-DBD..ppt

放电电路的伏安曲线形成的李撒如图形包围的面积等于气体间隙的伏安曲线形成的李撒如图形包围的面积。 测量放电电路的李撒如图形就可以计算放电的有功功率 介质阻挡放电的李撒如图形 对于低频介质阻挡放电，利用简化的放电伏安特性曲线，得到了计算放电有功功率的方法。其实在一般情况下，伏安特性曲线是复杂的，必须针对伏安特性进行积分才能计算有功功率，这样必须首先实验测定伏安曲线。因为无法直接依据理论分析得到可靠的伏安特性。 利用放电回路的李撒如图形也是计算有功功率的有效方法。但前提也是必须首先实验得到李撒如图形。 所谓李撒如图形，就是两个周期性的物理量的时间变化之间的相关性图 介质阻挡放电的李撒如图形是放电电压与电路流过的电荷量之间的相关性。 电压变化和电荷量变化是同频率的，因此李撒如图形是单区域的。 测量李撒如图形的方法 加入了一个测量电容Cm，测量回路流过的电荷在电容上积累 放电功率为 把回路中得到的V和Vm在示波器器上显示出来，就得到了放电的电压-电荷李撒如图形 如果放电是低频的， 那么气体间隙上的电压在击穿阶段是不变的，那么李撒如图形是平行四边形 两个斜度大的边对应的是未放电阶段，而其他两边是放电阶段 未放电阶段的外电路电压变化为2V*, 这是因为：这个阶段里，气体间隙电压从Vb?-Vb，变化了2Vb 计算这个平行四边形的面积 与之前分析得到的结果相同 高频介质阻挡放电情况下，击穿不熄灭，一直发生，此时的气体隙相当于一个电阻。那么放电回路相当于一个电容电阻串联电路。回路的电压和电流都是正选变化的。此时的电压-电荷李撒如图形为椭圆 椭圆与电压轴的交点对应的电压是电荷为零时的放电电流，此时介质层上没有电压，只是气体隙上由于导电电阻产生的电压。这个电压取决于气体的击穿电压, 为V*，这也是气体间隙上的电压最大值 根据交流电路模型，介质层上的电压与气体隙上的电压相位差90° 计算椭圆的面积，可以得到有功功率。 可以得到椭圆方程为 这种情况也可能发生在放电间隙的中部，由逃逸电子形成的击穿通道使电子电荷能有比电子迁移更快的速度向阳极方向传播。一旦这部分空间电荷到达阳极，由于电极表面有介质，电子不能在阳极表面复合。因此电子在介质表面将积累，形成壁电荷。壁电荷产生的电场与外加电场的方向相反，其作用是熄灭放电。但当外加交流电压的下一个半周来临时，上述新电场与外加电场同向，因而对放电起促进作用。因此，放电一旦在某处发生，由于壁电荷的作用，便在该处形成稳定的微放电通道，这就是壁电荷的记忆效应。 USTC SSIP Lab Page (#) Page (#) USTC USTC ABCD Lab * 等离子体的分类 1、按等离子焰温度分： （1） 高温等离子体：温度相当于108~109 K完全电离的等离子体，如太阳、受控热核聚变等离子体。 （2）低温等离子体： 热等离子体：稠密高压（1大气压以上），温度103~105K，如电弧、高频和燃烧等离子体。 冷等离子体： 电子温度高（103~104K）、气体温度低,如稀薄低压辉光放电等离子体、电晕放电等离子体、 DBD介质阻挡放电等离子体、索梯放电等离子体等。 等离子体的分类 2、按等离子体所处的状态：（1）平衡等离子体：气体压力较高，电子温度与气体温度大致相等的等离子体。如常压下的电弧放电等离子体和高频感应等离子体。 （2）非平衡等离子体：低气压下或常压下，电子温度远远大于气体温度的等离子体。如低气压下 DC辉光放电和高频感应辉光放电，大气压下DBD介质阻挡放电等产生的冷等离子体。 * 低温等离子体的发生技术 直流辉光放电 低频放电等离子体 高频放电等离子体 非平衡大气压等离子体放电 介质阻挡放电 * 介质阻挡放电 介质阻挡放电是有绝缘介质插入放电空间的一种气体放电。介质可以覆盖在电极上或悬挂在放电空间。这样当在放电电极上施加足够高的交流电压时，电极间的气体即使在很高的气压下，也会被击穿而形成所谓的介质阻挡放电。 这种放电看似均匀稳定，但实际上它有大量细致的快脉冲放电通道,通常放电空间的气体压强为104Pa- 105Pa或更高。 * 介质阻挡放电的电极结构 * 在大气压下（105Pa），这种气体放电呈现微通道的放电结构，即通过放电间隙的电流由大量快脉冲电流细丝构成。电流细丝在放电空间和时间上都是无规则分布的。这种电流细丝也称为微放电。每个微放电的时间过程都非常短促，寿命不到10ns，而电流密度却很高。在介质表面上微放电扩散成表面放电，这些表面放电呈现明亮的斑点，大的可达几个毫米。  * 空气中微放电在介质表面斑点的照片 介质阻挡放电的机制 当电极两端加上交流电压时，在半个周期内，可以认为是直流放电。在第一个电子雪崩通过放电间隙的过程中出现了相当数量的空间电荷。他们聚集在雪崩头部。