Начални процеси в лидер стример газ лавина

За разлика от слабите области, в силни електрически полета, характерни за електроизолация има нови явления, свързани с процеса на йонизация. Зависимостта на тока в газ с увеличаване на напрежение има три характерни региони (фигура 3.1.).

Първо - линейна връзка, а вторият - насищане на третата част - експоненциален растеж. В тази област да започне да се увеличи рязко и диелектрични загуби. Причината е появата на медиите в процепа чрез нов механизъм - йонизация на въздействието.

йонизация въздействието е физическо явление на увеличаване на броя на електрони и йони в междината поради сблъсъка на електрони с високо енергийни неутрални молекули.

Във всеки акт йонизация йонизация изразходваната енергия W. характерен йонизация енергийни стойности зависят от вида и размера на молекулите на някои молекули: за цезиев - 3.88 ЕГ за азот - 14.5 ЕГ за кислород - 12,5 ЕГ

Йонизация възниква от електрони Схема Е + А = A + + д + е, в случай, че кинетичната енергия на електрона инцидент тУ 2/2> W. Този тип йонизация се нарича директен йонизация. Тук е - молекула газ или атом. Въпреки това, йонизация и на разположение на по-ниска инцидент електронна енергия, ако тя надвишава енергия за възбуждане Wvozb. Този вид се нарича йонизация асоциативен йонизация. То се провежда в два етапа, с участието на възбудени молекули A *. Критерият на йонизация е започнало асоциативен W> СрН 2/2> Wvozb. Следващата схема

д + A = A * + д, A * + е = A + + д + е

д + A = A *. A * + A * = A + + д

Освен йонизация електрони молекули могат фотойонизация, топлинна йонизация и autoionization. Фотойонизация - изхвърляне на електроните с фотони, когато енергията на фотона е не по-малко от енергията ionizatsii.Termoionizatsiya - появата на свободни електрони и йони, предизвикани от топлината. Както може да бъде преценено от изразите (1.24), (1.26), то има значителна скорост при температура от няколко хиляди градуса. Autoionization - електрон изхвърляне от молекулата чрез действието на силни електрически полета. Тя започва да играе важна роля в появата на електрони в областта на повече от 10 МВ / cm. Действителната електрическата изолация винаги трябва да се разглежда като диелектрик контакт с електродите. Възможно е появата на нови носители акция електрода действително използване на същите методи, т.е. фотоелектричния ефект, поле йонизация, електрон изтласкване положителен йон.

Как да се развива йонизационни процеси в материала? Основно електрон движещ се в област, преди да се сблъска с една молекула се простира на определено разстояние, наречени свободни дължината на пътя.

Средният свободен път, - средното разстояние, изминато от електрон или йон на нееластични сблъсъци с молекулата.

л йон = 1 / (2 стр NR 4) (3.1.)

електрон л = 1 / (р NR 2) = KT / р · р · R 2

където концентрацията на молекули N-, R- им радиус, KT - топлинна енергия, р - налягане. Тъй като сблъсък на енергия се губи, а след това на електрона не може безкрайно да се ускори и за всяко поле се задава скорост V = б · E, където б - мобилност такса носител (sm.1.21). Тъй като електрона означава свободен път е по-голяма от тази на йон, електронът има по-голяма мобилност и набира все повече енергия.

Таблица 3.1. Подвижността на някои йони в газове.

За да се оцени Сравнението на електрон подвижност във въздуха от 0.1 m 2 / (V а).

Ако енергията на дължина на пътя е достатъчно, след първия удар на екрана се появи още един електрон и йонна след втория - още 2 електрони и йони 2 и т.н. Има така наречената лавина.

Електрон лавина - експоненциално нарастване на броя на носители на заряд в разликата от катода към анода поради електронен удар йонизация на молекули
п = n0 · Д а г. коефициент нарича съотношение въздействие йонизация. Тя се определя от донор-акцептор свойства на молекулите в течност зависи от средната свободната дължина на пътека и силно зависи от интензивността на полето. Например, = 18 януари / см при 30 кВ / см във въздуха.

Появата на лавини - това не е повреда. Необходимо е, че след преминаването на лавини на електрона на катода се появи отново. След лавина отново се появява, след това още една лавина и т.н. Има отделна категория mnogolavinny. За самостоятелно поддържане на освобождаване е необходимо изтласкване на електрони от катода от положителни йони, или фотони. За процеса на оценяване се прилага г коефициент - така наречените вторичен коефициент йонизация характеризиращи вероятността на нов електронен върху катода след преминаване през един от лавина. За електрона плътност на тока може да се получи експресия J = j0 · д / (1 г (Д а г-1)).

Освобождаване от отговорност за условията на независимост I вид S на катода на най-малко един електрон след преминаването на лавини:

1 г (д а г -1) = 0 (3,2).

Тъй като съотношението на въздействието йонизация зависи от силата на полето, средният свободен път и следователно условия на налягане на независимост може да се получи освобождаване на напрежението зависимостта на от външни фактори, така наречените Paschen право U = F (р · г), или друга форма на E / р = F (р · г). Тук, р - налягането на газ, D - разликата interelectrode. Имайте предвид, че разпределението на напрежението зависи от продукта р? г, т.е. намаляване на разликата, но увеличаване на налягането, ние получаваме една и съща разликата електрическа якост на газ. Характеристичната крива на разпределение на газ е показана на Фигура 3.2. Тя е с минимална стойност, както и позицията на която зависи от вида на газ. Например, за минимален въздушен разбивка напрежение 300 V и се постига vblizip · г

1 Pa · m. При налягане от 0.1 МРа (1 атм) най-малко съответства на размера на междината interelectrode 10 микрона.

След разграждането на празнина газ е изпълнен с Той плазмен газ. Впоследствие, в зависимост от източника на захранване напрежение, разликата се развива на различни видове зауствания. Ако malomoschen източник и налягането е ниско, проявяващ тлеещ разряд. Това освобождаване от отговорност се случва в целия обем, тя има няколко характерни зони, основната от които - в катод тъмно пространство и светлинен анод полюс. В тъмно пространство, електроните не разполагат с достатъчно енергия, за да се възбуди на молекулата и поради това не е сияние. В положителен колона светлина, причинено от радиация на възбудени молекули. Анода блясък, използван в флуоресцентни лампи.

В случай на мощен източник на напрежение, в процепа след настъпване разграждането на освобождаване дъга. Тя се характеризира с тесен висок канал висока плътност на тока. Индустрията използва, по-специално за електрожен.

Paschen закон фактически се осъществява при умерени налягания под 1 атм и най-малките пропуски, по-малко от 1 мм. В големи интервали при нормална и повишена механизъм разбивка налягане варира. Фактът, че най-малко удължаване на лавината и увеличаване на броя на превозвачите в него, в близост до предната такса развиващите лавинни се увеличава, силата на тока поле като все повече и повече се увеличава. В определен напрежение може да се разпространяват по същество без разтоварващите електроди поради високо напрежение. Тя идва т.нар лавина-знаменца преход, преходът от отговорност за образуване mnogolavinnoy знаменца форма. Критерият, че преходът на състояние е · г = 20.

Дълго - разпределение при висока скорост в процепа и проводим локално образуване светлинен плазма.

Тъй като удължаване на интервала, за дълги периоди, може да се повтори, знаменца лентово устройство в първия запис. Това е така, защото, когато лентата е преминал, газът загрее плътността на газа се намалява, неговата диелектрична якост се намалява, а в началото на знаменцата могат да образуват и разпространяват новите дискове лента с допълнително отопление и т.н. В резултат на това увеличение на местно температура в него започва топлинна йонизация, и увеличава електрическата проводимост на стойност над прехода от изолационен състояние до състояние електропроводим. Получената структура - еквивалентно на върха лидер промоция електрод под формата на дълбоко междина, което допринася за разграждането на дълъг пропуски. Захранващите линии, изпълнявани на този вид повреда.

В допълнение, за електропроводи и други системи с рязко неравномерно поле има специален феномен на разряд - корона. Това йонизация обработва в местната област в близост до електрода. На електрическото поле намалява бързо разстоянието от жицата, че насърчаване на освобождаване канал спира на известно разстояние от електрода и разликата в електрод не е мостова. коронен разряд доведат до загуби на енергия, допринасят шум в обхвата на радио честота, отделят вредни озон и азотни оксиди.

От емпирични отношения на електрическа якост на газ от външни фактори са следните: