импульсный разряд

ИМПУЛЬСНЫЙ РАЗРЯД - электрич. разряд в днэлектрич. среде (газе, вакууме, жидкостях и в твёрдых диэлектриках) при воздействии импульса напряжения, длительность к-рого сравнима или меньше длительности установления стационарной формы горения разряда. Время протекания И. р. условно принято делить на предпробойную стадию (время запаздывания t₃) и стадию пробоя. Время запаздывания пробоя - это интервал от момента приложения к межэлектродному промежутку напряжения статич. пробоя U_ст до начала спада напряжения на электродах, т. е. момента, когда сопротивление ионизованной среды становится сравнимым с сопротивлением внеш. электрич. цепи. Для газового И. р. интервал t₃ условно разбивают на статистич. время запаздывания t_ст, в течение к-рого в межэлектродном промежутке (чаще всего на катоде) появляется хотя бы один электрон, вызывающий развитие электронной лавины, и время формирования пробоя t_ф(t₃=t_ст+t_ф). В случае принудительного инициирования электронов, напр, при облучении межэлектродного зазора, можно добиться выполнения условия t_стЪt_ф. Тогда длительность предпробойной стадии t₃ определяется интенсивностью ионизационных процессов, т. е. прикладываемым к промежутку напряжением или, точнее, превышением амплитудного значения импульса напряжения U₀ над пробивным, к-рое характеризуется т. н. коэфф. импульса b=(U₀-U_ст)/U_ст. Характерные времена формирования И. р. в разл. средах при пробое межэлектродного промежутка длиной d под действием прямоугольных импульсов напряжения разл. амплитуды показаны на рис. При b/1 и отсутствии принудительного инициирования электронов в ряде случаев для И. р. в газе t₃~t_ст. Измерения t₃ в таких условиях позволяют судить о статистике возникновения инициирующих электронов в промежутке. Распределение времён запаздывания пробоя в этом случае обычно подчиняется экспоненциальному закону n(t)=n₀exp(-t/t_ст), где n₀ - общее число пробоев, п(t) - число пробоев, в к-рых реализовано время запаздывания от t и более. Механизм формирования И. р. в газе и особенности его горения в стадии пробоя в значит. степени определяются условиями развития первичных электронных лавин (см. Лавина электронная ).

Зависимость времени формирования импульсного разряда от напряжённости электрического поля для разных сред: 1 - воздух, р=10 атм, d=5 мм; 2 - диэлектрик - вода, d=3 см; 3 - вакуум, d=0,5 мм; 4 - трансформаторное масло, d = 1,2 мм.

При инициировании разряда одиночными электронами, возникающими на поверхности катода [под действием случайных фотонов или ионов (космич. частиц)], число электронов в лавине описывается законом N=ехр(ax), где х - длина пути, пройденная электронами в направлении дрейфа, a - ионизационный коэф. Таунсенда, определяющий закон размножения электронов в лавине. В условиях U~С_ст (b=0) внеш. электрич. поле обычно не искажается пространственными зарядами одиночной первичной электронной лавины. Разряд развивается за счёт вторичных и последующих лавин, к-рые инициируются электронами, выбитыми с поверхности катода при её бомбардировке ионами и фотонами. Такой механизм развития пробоя наз. таунсендовским. В результате пробоя формируется стационарный тлеющий разряд при низких давлениях, а при повыш. давлениях вначале наблюдается кратковрем. фаза тлеющего разряда, к-рый затем переходит в искровой. Для повышенных напряжений U₀ (b/0,2) характерен однолавинный (стримерный) механизм пробоя. В этом случае электронная лавина на длине x_к[d набирает критич. число электронов N_к, при к-ром электрич. поле вблизи головки и в хвосте лавины существенно усиливается. Это способствует быстрому распространению в направлении анода и катода слабопроводящих плазменных образований (стримеров). На стадии пробоя такие образования преобразуются в высокопроводящий искровой канал. В случае, если разряд инициируется большим числом электронов, равномерно распределённых в объёме промежутка, возможно взаимное пространственное перекрытие электронных лавин ещё до того, как N достигает N_к. При этом в нач. стадии пробоя в широком диапазоне изменений Р реализуется объёмная форма протекания тока. Через характерные времена (10^-7-10^-6 с) объёмный (тлеющий) разряд переходит в искровой. И. р. широко применяется для создания спец. источников света (лампы для оптич. накачки лазеров, эталонные источники света и т. д.), в газоразрядной электронике, электротехнике. Лит.: Мин Д., Крэгс Д., Электрический пробой в газах, пер. с англ., М., 1960; Ушаков В. Я., Импульсный электрический пробой жидкостей, Томск, 1975; Королев Ю. Д., Месяц Г. А., Автоэмиссионные и взрывные процессы в газовом разряде, Новосиб., 1982; Месяц Г. А., Проскуровский Д. И., Импульсный электрический разряд в вакууме, Новосиб., 19S4. Г. А. Месяц.

   <<      Предметный указатель      >>