가스의 방전 유형

가스의 전기 방전에는 이온화 과정의 결과로 하전 입자 (전자 및 이온)의 전계 작용하에 가스의 모든 움직임이 포함됩니다.... 가스 방전 발생의 전제 조건은 자유 그 안에 전하-전자와 이온.

중성 분자로만 구성된 가스는 전류를 전혀 전도하지 않습니다. 이상적인 유전체... 실제 조건에서 자연 이온화 장치(태양의 자외선, 우주 광선, 지구의 방사능 등)의 작용으로 인해 가스에는 항상 일정량의 자유 전하(이온 및 특정 전기 전도도를 제공하는 전자.

자연 이온화 장치의 힘은 매우 낮습니다. 그 결과 매 입방 센티미터마다 매초마다 약 한 쌍의 전하가 공기 중에 형성되며 이는 전하의 부피 밀도 증가에 해당합니다. po = 1.6-19 CL / (cm3 x in ). 동일한 양의 전하가 매 초마다 재결합됩니다. 동시에 공기 1cm3의 전하 수는 일정하게 유지되며 500-1000 쌍의 이온과 같습니다.

따라서 전극 사이의 거리 S로 평평한 에어 커패시터의 플레이트에 전압이 가해지면 회로에 전류가 설정되며 밀도는 J= 2poS = 3.2×10-19 S A / cm2 .

인공 이온화 장치를 사용하면 가스의 전류 밀도가 몇 배나 증가합니다. 예를 들어, 수은 석영 램프로 가스 갭을 비추면 가스의 전류 밀도가 10 - 12 A / cm2로 증가합니다. 이온화 된 부피 근처의 진지한 방전, 10-10 A / cm2 정도의 전류 등이있는 경우

인가 전압 i의 값에 대한 균일한 전기장을 가진 가스 갭을 통과하는 전류의 의존성을 고려하십시오(그림 1).

쌀. 1. 기체 방전의 전류-전압 특성

처음에는 전압이 증가함에 따라 증가하는 전하량이 전극에 전계의 영향을 받기 때문에 갭의 전류가 증가합니다(섹션 OA). 섹션 AB에서 외부 이온화 장치로 인해 형성된 모든 전하가 전극에 떨어지기 때문에 전류는 실질적으로 변경되지 않습니다. 포화 전류 Is는 갭에 작용하는 이온화 장치의 강도에 의해 결정됩니다.

전압이 더 증가하면 전류가 급격히 증가합니다 (BC 섹션). 이는 전기장의 작용 하에서 가스 이온화 프로세스의 집중적 인 개발을 나타냅니다. 전압 U0에서 갭의 전류가 급격히 증가하는 것이 관찰되며, 이 경우 유전 특성을 잃고 도체로 변합니다.

가스 갭의 전극 사이에 전도성이 높은 채널이 나타나는 현상을 전기적 파괴라고 합니다.

OABS 특성 섹션에 해당하는 전기 방전을 종속이라고 합니다. 이 섹션에서 가스 갭의 전류는 활성 이온화 장치의 강도에 의해 결정되기 때문입니다. 이 섹션의 방전 전류는 전기 회로 자체의 매개 변수 (저항 및 전원 전원)와 유지 관리를 위해 하전 입자의 형성에만 의존하기 때문에 지점 C 이후 섹션의 방전은 독립적이라고합니다. 외부 이온화 장치로 인해 필요하지 않습니다. 자가 방전이 시작되는 전압 Wo를 초기 전압이라고 합니다.

방전이 발생하는 조건에 따라 가스로의 자체 용해 형태가 다를 수 있습니다.

낮은 압력에서 단위 부피당 가스 분자 수가 적기 때문에 갭이 높은 전도성을 얻을 수 없으며 글로우 방전... 글로우 방전의 전류 밀도는 낮습니다 (1-5mA / cm2), 방전은 전극 사이의 전체 공간을 덮습니다.

쌀. 2. 가스의 글로우 방전

대기압에 가까운 가스압 이상에서 전원의 전원이 낮거나 간극에 짧은 시간 동안 전압이 가해지면 스파크 방전이 발생하는데... 스파크 방전의 예로는 방전이 있다. 번개의 형태로… 전압에 장기간 노출되면 스파크 방전은 전극 사이에 번갈아 나타나는 스파크 형태를 취합니다.

쌀. 3. 성실 퇴원

에너지 원의 상당한 전력의 경우 스파크 방전은 아크로 바뀌며 전류는 수백, 수천 암페어에 이르는 틈을 통해 흐를 수 있습니다. 이러한 전류는 방전 채널을 가열하여 전도성을 높이고 결과적으로 전류가 더 증가하는 데 기여합니다. 이 프로세스는 완료하는 데 약간의 시간이 걸리므로 단기간의 전압 적용으로 스파크 방전이 아크 방전으로 바뀌지 않습니다.

쌀. 4. 아크 방전

매우 불균일한 필드에서 자체 방전은 항상 코로나 방전의 형태로 시작되며, 이는 필드 강도가 가장 높은 가스 갭 부분(전극의 날카로운 모서리 근처)에서만 발생합니다. 코로나 방전의 경우 전극 사이에 채널을 통한 높은 전도성이 발생하지 않습니다. 즉, 공간은 절연 특성을 유지합니다. 인가 전압이 더 증가함에 따라 코로나 방전은 선의 또는 아크 방전으로 변환됩니다.

코로나 방전(Corona discharge) - 강한 비균질 전기장에서 발생하는 충분한 밀도의 가스에서 발생하는 고정 전기 방전 유형입니다. 전자 사태에 의한 중성 가스 입자의 이온화 및 여기는 ​​곡률 반경이 작은 전극 근처의 강한 전기장의 제한된 양의 영역(코로나 캡 또는 이온화 영역)에 국한됩니다. 태양 코로나의 후광과 유사하게 이온화 구역 내부의 옅은 파란색 또는 보라색 가스 빛은 이러한 유형의 방전의 이름을 불러일으켰습니다.

가시광선, 자외선(주로) 및 단파장 스펙트럼의 방사선 외에도 코로나 방전은 코로나 전극에서 가스 입자의 이동을 동반합니다. "전기 바람", 험, 때때로 무선 방출, 화학, 반응(예: 공기 중 오존 및 질소 산화물의 형성).

쌀. 5. 가스로의 코로나 방전

다른 가스에서 전기 방전의 출현 규칙은 동일하며 그 차이는 공정을 특징 짓는 계수 값에 있습니다.