高电压技术重点复习大纲

汤逊理论

三个过程:

α过程:起始电子形成电子崩的过程。

β过程：造成离子崩的过程。

γ过程：离子崩到达阴极后，引起阴极发射二次电子的过程。

总结：

1.将电子崩和阴极上的γ过程作为气体自持放电的决定因素是汤逊理论的基础。

2.汤逊理论的实质是电子碰撞电离是气体放电的主要原因，二次电子来源于正离子撞

击阴极表面使阴极表面逸出电子，逸出电子是维持气体放电的必要条件。

3.阴极逸出电子能否接替起始电子的作用是自持放电的判据。

汤逊理论的适用范围

➢汤逊理论是在低气压pd较小条件下建立起来的，pd过大，汤逊理论就不再适用。

➢pd过大时（气压高、距离大）汤逊理论无法解释：

❖放电时间：很短；

❖放电外形：具有分支的细通道；

❖击穿电压：与理论计算不一致；

❖阴极材料：无关；

➢汤逊理论适用于pd<26.66kPa ·cm。

巴申定律：

当气体成份和电极材料一定时，气体间隙击穿电压(ub)是气压(p)和极间距离(d)乘积的函数。

气体放电流注理论：

它考虑了高气压、长气隙情况下不容忽视的若干因素对气体放电的影响，主要有以下两方面

➢空间电荷对原有电场的影响；

➢空间光电离的作用。

四个过程：

a)起始电子发生碰撞电离形成初始电子崩；初崩发展到阳极，正离子作为空间电荷畸

变原电场，加强正离子与阴极间电场，放射出大量光子；

b)光电离产生二次电子，在加强的局部电场下形成二次崩；

c)二次崩电子与正空间电荷汇合成流注通道，其端部有二次崩留下的正电荷，加强局

部电场产生新电子崩使其发展；

流注头部电离迅速发展，放射出大量光子，引起空间光电离，流注前方出现新的二次崩，延长流注通道；

d)流注通道贯通，气隙击穿。

注：流注速度为108～109cm/s，而电子崩速度为107cm/s。

流注条件：

必要条件是电子崩发展到足够的程度，电子崩中的空间电荷足以使原电场明显畸变，加强电子崩崩头和崩尾处的电场；另一方面电子崩中电荷密度很大，所以复合频繁，放射出的光子在这部分很强，电场区很容易成为引发新的空间光电离的辐射源，二次电子主要来源于空间光电离；气隙中一旦形成流注，放电就可由空间光电离自行维持。

流注自持放电条件：

初崩头部电子数要达到10的8次方时，放电才能转为自持，出现流注。

小 结

1.汤逊理论只适用于pd

值较小的范围，流注理论只适用于pd 值较大的范围，二者过渡值为pd=26.66kPa·cm ；

(1)汤逊理论的基本观点： 电子碰撞电离是气体放电时电流倍增的主要过程，而阴极表面的电子发射是维持放电的必要条件。

(2)流注理论的基本观点：

① 以汤逊理论的碰撞电离为基础，强调空间电荷对电场的畸变作用，着重于用

气体空间光电离来解释气体放电通道的发展过程； ② 放电从起始到击穿并非碰撞电离连续量变的过程，当初始电子崩中离子数达

10的8次方以上时，引起空间光电离质变，电子崩汇合成流注； ③ 流注一旦形成，放电转入自持。

2. 引起气体放电的外部原因有两个，其一是电场作用，其二是外电离因素。 把去掉外界因素作用后，放电立即停止的放电形式称为非自持放电；把由电场作用就能维持的放电称为自持放电。

3. 汤逊理论和流注理论自持放电条件的比较 (1)汤逊理论：自持放电由阴极过程来维持； 流注理论：依赖于空间光电离。 (2) γ系数的物理意义不同。

电场不均匀程度的划分

➢ 电场越不均匀，击穿电压和电晕起始电压之间的差别越大；

➢ 从放电观点看：电场的不均匀程度可以根据是否存在稳定的电晕放电来区分； ➢ 从电场均匀程度看：可用电场的不均匀系数划分；

f<2时为稍不均匀电场； f>4时为极不均匀电场。

➢ 稍不均匀电场中的放电过程与均匀电场相似，属于流注击穿，击穿条件就是自持放

电条件，无电晕产生。

➢ 但稍不均匀电场中场强并非处处相等.

8

10≈d e α

电晕放电

➢ 定义：由于电场强度沿气隙的分布极不均匀，因而当所加电压达到某一临界值时，

曲率半径较小的电极附近空间的电场强度首先达到了起始场强E0，因而在这个局部区域出现碰撞电离和电子崩，甚至出现流注，这种仅仅发生在强场区（小曲率半径电极附近空间）的局部放电称为电晕放电 ，开始出现电晕放电的电压成为电晕起始电压。 ➢ 特点：电晕放电是极不均匀电场特有的自持放电形式，电晕起始电压低于击穿电压，

电场越不均匀其差值越大。

极性效应

极不均匀电场中的放电存在着明显的极性效应。

极性决定于表面电场较强的电极所具有的电位符号：

❖ 在两个电极几何形状不同时，极性取决于曲率半径较小的那个电极的电位符号，如

“棒-板”气隙。

❖ 在两个电极几何形状相同时，极性取决于不接地的那个电极上的电位，如“棒-棒”

气隙。

正极性

（1）自持放电前阶段

正空间电荷削弱棒极附近场强而加强外部电场，阻止棒极附近流注形成使电晕起始电压提高；

（2）自持放电阶段

空间电荷加强放电区外部空间的电场，因此当电压进一步提高时，强场区将逐渐向极板推进至击穿。 负极性

（1）自持放电前阶段：正空间电荷加强棒极附近场强而削弱外部电场，促进棒极附近流注形成使电晕起始电压降低。

（2）自持放电阶段：空间电荷削弱放电区外部空间的电场，因此当电压进一步提高时，电晕区不易向外扩展，气隙击穿将不顺利，因此负极性击穿电压比正极性高很多，完成击穿所需时间也长得多。 因此：

冲击电压：

冲击电压就是作用时间极为短暂的电压，一般之雷电冲击电压和操作冲击电压

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