04气体放电的物理基础1解析
气体放电的基本物理过程
放电的电流与电压特性
电流特性
气体放电的电流大小和波形取决于放电条件，如气压、电流密度和电极形状等。在一定条件下，放电 电流会呈现脉冲或持续的波形。
电压特性
气体放电的电压特性与电流特性密切相关。在放电过程中，电压会随着电流的变化而变化，通常在放 电开始时电压较高，随着电流增大，电压逐渐降低。
放电的热效应与声效应
拓展气体放电的应用领域
能源领域
利用气体放电技术实现高 效、清洁的能源转化，如 燃料电池、太阳能电池等。
问题，如烟气脱硫 脱硝、废水处理等。
医疗领域
利用气体放电技术进行杀 菌消毒、病毒灭活等，保 障公共卫生安全。
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电场与气体原子的相互作用
库仑相互作用
气体原子在电场中受到正负电荷的库 仑力作用，导致原子运动状态发生变 化。
电子与原子的碰撞
电场加速的电子与气体原子发生碰撞 ，传递能量，引起原子的激发和电离 。
电子的产生与运动
电子从气体原子或分子的束缚态跃迁 到自由态，形成自由电子和正离子。
电子在电场中受到加速或减速作用， 能量发生变化，运动轨迹发生偏转。
探索新型的气体放电技术
01
02
03
脉冲放电技术
利用脉冲电源产生高电压、 大电流的脉冲，实现高效 率、高稳定性的气体放电。
介质阻挡放电技术
通过在放电空间中设置绝 缘介质，降低放电的击穿 电压，实现低电压、高效 率的气体放电。
电晕放电技术
利用高电压电场产生电晕， 使气体发生局部电离，实 现低电流、低能耗的气体 放电。
电弧放电
另一种不稳定的气体放电状态是电弧放电。 电弧放电会产生强烈的弧光和高温，同时伴 随着较大的电流和电压波动。这种不稳定性 会对放电产生负面影响，甚至导致设备损坏。
第4章改 气体放电原理
A* + B → A + B+ + e + ∆E
举例：
Ar*(Vm=11.53v) + Hg (Vi=10.4v)→ Ar + Hg+ + e Ne*(Vm=16.62v) + Ar (Vi=15.8v)→ Ne + Ar+ + e
三、辉光放电
① ②
③
④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧
度大处就会向带电粒子浓度小处形成定向运动，如此形成的定向运动，就叫 扩散。
“双极”扩散率
等离子体中有电子和离子。电子轻且杂乱 热运动使其速度快，因此预测电子向管壁 扩散比正离子快，所以等离子体中正离子 过剩。 由于正离子吸引电子，所以减慢电子扩散 速率；另正离子产生一径向电场，加速正 离子向管壁扩散。 所以，总的效应使电子扩散慢下来，而正 离子的扩散快起来，直到二者以相同的速 率扩散为止，这个扩散率就是。。。
原子的量子态 n2S+1 L J （主量子、角量子、磁量子43;Er
转动能级）
（原子能级、分子振动能级、分子
4.2 气体放电的辐射
4.2.2 原子发光和分子发光
原子的线光谱
∆ E= e∆v = hC/λ， 即 λ = 1239/ ∆v nm 共振辐射
分子的带状光谱
此，阴极经常使用逸出功低的材料。 例如，钍钨比钨好；碱 土金属氧化物（BaO, SrO)。 2）绝大多数材料在室温时热电子发射很低，到 1000K时发射显著。所以要足够发射，阴极必须加热到一定 温度。按加热方式分自热阴极和独立式阴极。
总结：1）热阴极材料应具有低的逸出功，高熔点， 低蒸发速率； 2）热电子发射是弧光放电阴极最主要的一种 发射形式。
气体放电基础知识
气体放电基础知识关于气体击穿常用气体绝缘介质：空气、SF6、CO2、N2、混合气体（SF6+ CO2、SF6+N2）等。
气体击穿：正常情况下气体是良好的绝缘介质，但当电场强度达到一定数值后，气体会失去绝缘能力（气体击穿）。
气体击穿是气体绝缘失败的最后表现形式，深入了解气体击穿的发展过程，对于提高分析问题、解决问题的能力更有意义。
平均电场强度与最大电场强度尖端效应或边缘效应电极表面的电场强度与其表面电荷密度成正比。
在电极尖端或边缘的曲率半径小，表面电荷密度大，电力线密集，电场强度高，容易发生局部放电。
这种现象称为尖端效应或边缘效应。
尖端效应或边缘效应是极不均匀电场的重要标志。
工程上常需改善电极形状，避免电极表面曲率过大或出现尖锐边缘。
分析绝缘结构的击穿电压时，不仅要考虑绝缘距离，而且还要考虑电场不均匀程度的影响。
对于同样距离的间隙，电场愈不均匀，通常击穿电压愈低。
茹柯夫斯基电极任一等位面上电场强度最大值：12211222C U U C C =+静电感应现象电容分压导体受邻近带电体的影响，在其表面不同部位出现正负电荷的现象称为静电感应。
气体放电的几个概念：气体放电：气体中出现电流的各种形式统称为气体放电。
气体击穿：由于外施电压升高，电流突然剧增，气体失去绝缘性能。
气体由绝缘状态突变为良导电态的过程，称为击穿。
沿面闪络：当击穿过程发生在气体与液体或气体与固体的交界面上时，称为沿面闪络。
气体放电的基本形式包括：1、电晕放电（局部放电）；2、辉光放电；3、电弧放电；4、火花放电。
气体击穿后的放电形式受气体压力、电源功率、电极形状等因素的影响。
1、电晕放电：随着电压升高，在电极附近电场最强处出现发光层。
发生电晕放电时，气体间隙的大部分尚未丧失绝缘性能，放电电流很小，间隙仍能耐受电压的作用。
2、辉光放电：当气体压力不大、电源功率很小（放电回路中串入很大阻抗），外施电压增到一定值后，回路中电流突增至明显数值，管内阴极和阳极间整个空间出现发光现象。
高电压技术第二版知识题目解析(部分)
第一章气体放电的基本物理过程（1）在气体放电过程中，碰撞电离为什么主要是由电子产生的？答：气体中的带电粒子主要有电子和离子，它们在电场力的作用下向各自的极板运动，带正电荷的粒子向负极板运动，带负电荷的粒子向正极板运动。
电子与离子相比，它的质量更小，半径更小，自由行程更大，迁移率更大，因此在电场力的作用下，它更容易被加速，因此电子的运动速度远大于离子的运动速度。
更容易累积到足够多的动能，因此电子碰撞中性分子并使之电离的概率要比离子大得多。
所以，在气体放电过程中，碰撞电离主要是由电子产生的。
（2）带电粒子是由哪些物理过程产生的，为什么带电粒子产生需要能量？答：带电粒子主要是由电离产生的，根据电离发生的位置，分为空间电离和表面电离。
根据电离获得能量的形式不同，空间电离又分为光电离、热电离和碰撞电离，表面电离分为正离子碰撞阴极表面电离、光电子发射、热电子发射和强场发射。
原子或分子呈中性状态，要使原子核外的电子摆脱原子核的约束而成为自由电子，必须施加一定的外加能量，使基态的原子或分子中结合最松弛的那个电子电离出来所需的最小能量称为电离能。
（3）为什么SF6气体的电气强度高？答：主要因为SF6气体具有很强的电负性，容易俘获自由电子而形成负离子，气体中自由电子的数目变少了，而电子又是碰撞电离的主要因素，因此气体中碰撞电离的能力变得很弱，因而削弱了放电发展过程。
1-2 汤逊理论与流注理论对气体放电过程和自持放电条件的观点有何不同？这两种理论各适用于何种场合？答：汤逊理论的基本观点：电子碰撞电离是气体电离的主要原因；正离子碰撞阴极表面使阴极表面逸出电子是维持气体放电的必要条件；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。
它只适用于低气压、短气隙的情况。
气体放电流注理论以实验为基础，它考虑了高气压、长气隙情况下空间电荷对原有电场的影响和空间光电离的作用。
在初始阶段，气体放电以碰撞电离和电子崩的形式出现，但当电子崩发展到一定程度之后，某一初始电子的头部集聚到足够数量的空间电荷，就会引起新的强烈电离和二次电子崩，这种强烈的电离和二次电子崩是由于空间电荷使局部电场大大增强以及发生空间光电离的结果，这时放电即转入新的流注阶段。
气体放电物理
气体放电物理试验原理（一）、气体放电特性及原理气体放电是指电流通过气体煤质时的放电现象。
电闪雷鸣为大气中的放电过程；电焊机也属气体放电。
气体放电种类很多，用得最多的是辉光放电和弧光放电两大类。
各种气体放电灯的基本结构大同小异。
见图一所示：等离子体说明书第7页图一直流放电管电路示意图在支流高压下工作的放电灯，分阴、阳极。
在交流高压下工作的放电灯无阴、阳极之分两极交替的作为阴、阳极之用。
灯内充有气体，它可以是惰性气体、金属或金属化合物的蒸气。
当电极两端加以高压时，灯内的自由电子被外电场加速，则运动的电子将与原子发生碰撞，碰撞后的电子将动能交给原子，原子获得能量后，便受激激发到高能态。
处于高能态（激发态）的原子是不稳定的，在大约810S -数量级的时间，就要自发的返回到基态。
此过程原子会以辐射的形式发射光辐射。
光辐射的频率和能量的关系为：hc E e V h νλ∆=∆== (1)式中V ∆为激发态和激态两能级间的距离，也称发生跃迁的两能级间的电位差，单位是伏特。
λ的单位是nm 。
徐强调的是原字的激发和跃迁在激发态之间也可进行。
（二）、气体放电的全伏安特性由图一可知，改变管压得大小，可得到系列放电电流值。
由管压和放电电流的关系画成的曲线，成为全伏安特性曲线。
见图二所示：图二气体放电伏安特性曲线OA段：在外加电场的作用下，灯观中所存在的带电粒子向电极运动，形成电流。
随电场的增加，带电粒子的运动速度增加，复合减少，是电流增大。
AB段：当电场继续增大时，所有电离产生的带电粒子全部到达电极，电流达饱和状态，形成BC段。
BC段:如果外加电压继续增高,则外电场将使初始的带电离子速度达到很大值.他们在和中性原子碰撞时,使之电离后产生的电子又被电场加速,又和另外的中性原子碰撞电离,形成更多的电子.这一过程会使电子数呈现雪崩式的增加.在BC段将发生汤生放电.CDEF段为为辉光放电区:当电压加大到C点以后管压降突然下降,通过放电管的电流却增加很快.同时在放电管中产生可见光.相应C点成为放电管的着火点,相对应的外加电压称为放电管的着火电压. 在C点以后所发生的各种放电称为自持放电.而在C点以前发生的各种非自持转为自持所需的电压就成为着火电压.自C点以后,无论如何增大外加电压,还是减少回路电阻R使电流增加,管压降基本不变,此段(EF)称为正常辉光放电.发生正常辉光放电时, 管压降维持不变,是因为在此范围内,阴极并没有全部用于发射电子,由于阴极发射的面积正比于发射电流,故此时阴极上的电流密度是一常数.FG段:当整个阴极表面都用于发射电子以后.(既F点以后),如还继续加大电流的话, 阴极电流密度就必须增加会造成管压升高.此时就进入异常辉光放电阶段(FG).当管压升高到一定数值后如(G)点,继续加大放电电流, 由于此时阴极温度升高而转入热电子发射,管压大幅降低,电流迅速增加.在一般情况下,放电管呈现负组效应.此时放电将转入较强的弧光放电区域,既GH 段.从图(1)可知,反常辉光放电的峰值电压就是弧光放电的启动电压,它是反常辉光放电和弧光放电的的转折点. (三)、帕型定律通常将放电管与电阻、电感串联,直接接于220伏的交流电网或其他电源上,放电管是不能发光的.我们必须施加更高的电压(或采用其他的启动方法)才能使放电管(或各种气体放电灯)发光.着火电压的大小与气体的压强、阴极的逸出功、电极间距、气体的种类与成分有关。
第一章气体放电的基本物理过程
平行平板电极的电场
《高电压技术》第一讲 29
第一章
气体放电的基本物理过程
第二节 均匀电场中气体击穿的发展过程
1、非自持放电和自持放电
光照射
A V
图1-2 测定气体中电 流的回路示意图
图1-3 气体中电流和电压的关 系——伏安特性曲线
《高电压技术》第一讲 30
第一章
气体放电的基本物理过程
实验分析结果
《高电压技术》第一讲 17
第一章
气体放电的基本物理过程
第一节 带电粒子的产生和消失
(1) 原子的电离和激励
施加能量 W > Wi 自由电子
施加能量 施加能量 激发 分级游离
激发
施加能量
光子
自由电子
《高电压技术》第一讲 18
第一章
气体放电的基本物理过程
第一节 带电粒子的产生和消失 (1)原子的电离和激励
图1-3 气体放电的伏安特性曲线
《高电压技术》第一讲 32
第一章
气体放电的基本物理过程
实验分析结果
当Ub≤U ≤ Uc
在曲线bc段，电流又开 始随电压的升高而增大。电 流随电压的增加按指数规律 增长。但当外电离因素消失， 电流会迅速降低，这是由于 气隙中出现了碰撞电离和电 子崩。 α过程
图1-3 气体放电的伏安特性曲线
《高电压技术》第一讲 19
第一章
气体放电的基本物理过程
第一节 带电粒子的产生和消失
(2)电离的四种形式 1）光电离 当满足以下条件时，产生光电离：
h Wi或 hc Wi
h 普朗克常数(6.63 10 34 J s )
频率 波长, m
气体放电基础分解PPT学习教案
气体放电物理基础
核辐射引起的电离： （1）射线、质子和氘核
它们引起的电离，相当于高速正离子与气体原子产生 的第一类非弹性碰撞。
（2）射线
它引起的电离，相当于极高速电子与气体原子的第一 类非弹性碰撞。
（3）射线
射线引起的电离相当于能量很大的光子引起的光致电 离，主要产生康普顿效应。
第23页/共72页
气体放电物理基础
带电粒子的热运动 （1）带电粒子的速度分布与平均动能 麦克斯韦分布：
第24页/共72页
气体放电物理基础
三种统计速度：
最可几速度
p
2kT m
平均速度
8kT
m
1.13 p
方均根速度
s
2
3kT
m
1.22p
带电粒子的平均动能：
1 2
mese 2
1 2
M isi 2
2．带电粒子的复合 • 电子和正离子间的复合
假定电子质量为m，正离子质量为M。复合之前
，电子相对于离子的速度为，复合后形成中性原子
速度为u。中性原子的质量则为m＋M。eUi为其电离
能。
m v (m M )u
根据动量守恒有
根据动量守恒有
1 2
mv 2
eU i
1 2
(m
M )u2
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气体放电物理基础
气体放电物理基础
带电粒子的双极性扩散运动
带电粒子的浓度分布随时间的变化
第32页/共72页
气体放电物理基础
气体放电的伏安特性
Va(V)
非自持放电 汤生
放电
1000
自持 暗放电
800
Vf 600
知识资料气体放电的基本物理过程(一)及气体间隙的放电(一)(新版)
第5篇 高电压与绝缘技术第35章 气体放电的基本物理过程35.1 气体中带电质点的产生与出现35.1.1 气体的电离原子在外界因素作用下，使其一个或几个电子脱离原子核的束缚而形成自由电子和正离子的过程称为原子的电离，它是气体放电的首要前提。
其所需要的能量成为电离能。
原子在外界因素作用下，其电子跃迁到能量较高的状态，所需的能量称为鼓励能，原子处于鼓励态e W 电离电位为i U ，C e 19106.1-⨯=；鼓励态恢复到正常状态时，辐射出相应能量的光子，光子的频率v h 普朗克常数ii eU hvW == 电离过程的表示：e A E A +→++为波尔茨曼常数k K J k W kT i /1038.12323-⨯=≥（热电离） 是普朗克常数光辐射波频率h v W hv i ,≥ （光辐射电离）度是碰撞质点的质量、速、v m W mv i ≥221（碰撞电离） 走过的距离为电子或离子在碰撞前x W eEx i ≥常温下的放电过程，碰撞电离是最重要的电离方式35.1.2 气体的分级电离气体的原子或分子在鼓励态（鼓励能为e W ）再获得能量而发生电离称为分级电离，这种情况下电离所需的能量仅为e i W W - 亚稳原子有很长的平均寿命（10-3 秒或更长）。
在混合气体中,当一种气体的亚稳原子同另一种气体的原子或分子碰撞时，即使它们的动能较低，只要前者的激发能大于后者的电离能，后者将被电离，前者则返回基态。
多余的能量就改变为电子的动能，或使离子激发。
这种过程,称彭宁电离,或称彭宁效应。
因为惰性气体的亚稳原子有较大的激发能，在含有惰性气体的混合气体放电中，彭宁电离比较有效。
彭宁效应还可以使放电管的点火电压降低。
从绝缘角度看，彭宁效应不利35.1.3 电极表面的电子逸出逸出功：金属的微观结构、金属表面状态（小于电离能）：①热电子发射②二次发射③强场发射④光电子发射35.1.4 带电质点的蔓延和复合带电粒子的蔓延带电粒子从浓度较大的区域运动到浓度较小的区域。
04气体放电的物理基础1解析
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§4.1气体放电的物理基础
(3) 热电离 气体粒子由于高速的热运动、互相碰撞而产生的电离，叫做热 电离。 气体的热电离度 χ ：
1.5510
２、气体放电的几种形式： ①. 辉光放电：图3-5的BＤ段；Ｉ＝0.1Ａ左右，无明显发热；
带电粒子产生的主要原因是阴极的二次电子发射和阴极区的碰撞游离
；维持辉光放电的重要条件是阴极的低温。 ②. 弧光放电：图3-5的ＥF段；是在外加电压作用下，由阴极压
降区连续提供电子流，在弧柱区产生高温热游离，最后由电子进入阳
产生条件： 气体压力不高，放电产生时电源所提供的功率很小。 （2）弧光放电 电弧放电 电弧
产生条件： 大气体压力下，放电产生时电源所提供的功率足够高。 （3）火花放电 产生条件： 大气体压力下，放电产生时电源所提供的功率很小。
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第4章 气体放电理论
（4）电晕放电
产生条件： 电极间电场分布及不均匀，电极间尚低于击穿电压。 （5）刷状放电
这一过程被称为中性粒子的电离。
电离能 Wi ： 电离出一个自由电子所需的能量。
Wi eVi
e — 电子的电量, e＝1.6×10-19C； Vi — 电离电位。
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§4.1气体放电的物理基础
一些气体和金属蒸汽的电离能和激励能 元素 碳 C 氧H 氢O 氮N 氟F 铝 Al 电离能/eV 11.3 (24.4, 48, 65) 13.5(35, 55, 77) 13.54 14.55 (29.5, 47, 73) 17.4 (35, 63, 87, 114) 5.98 7.9 10.2(12.1) 6.3 激励能/eV
气体放电基本物理过程及基本性质
电晕放电是极不均匀场中的局部强场 区的一种自持放电（过程）
稍不均匀场不能产生稳定的电晕！!
（起晕电压接近击穿电压） 气体放电的基本物理过程和基本性质
27
2、电晕放电的效应
发出咝咝的声音、臭氧的气味、 电极附近空间蓝色的晕光
化学反应产生新物质 回路电流明显增加(绝对值仍很
小)，可以测量到能量损失 产生高频脉冲电流-----干扰源
气体放电的基本物理过程和基本性质
19
流注理论对S较大时放电现象的解释
放电外形： S较大时，放电具有通道形式
流注中电荷密度很大，电导很大，其中电
场强度较小。因此流注出现后，对周围空
间内的电场有屏蔽作用，并且随着其向前
发展而更为增强
当某个流注由于偶然原因发展更快时，将
抑制其它流注的形成和发展，并且随着流
37
1、极不均匀电场中的放 电过程（短间隙）
非自持放电阶段
流注发展阶段（自持）
气体放电的基本物理过程和基本性质
38
以棒－板间隙为例
非自持放电阶段(设外界 因素产生了一个电子崩)
当棒具有正极性时
在棒极附近，积聚起正
空间电荷，减少了紧贴
棒极附近的电场，而略
微加强了外部空间的电
场，棒极附近难以造成
➢ 汤森德放电是弥散的一片！流注放电
有明亮的细通道！
气体放电的基本物理过程和基本性质
18
自持放电条件
➢一旦形成流注，放电就进入了新的阶段， 放电可以由本身产生的空间光电离而自 行维持，即转入自持放电了
➢ 如果电场均匀，间隙就将被击穿。所以 流注形成的条件就是自持放电条件，在 均匀电场中也就是导致击穿的条件
气体放电的基本物理过程和基本性质
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(2) 场致发射 : 金属表面存在较高的E（>106V/cm）时，其表面势垒厚度减 小，自由电子可能在常温下穿过势垒（即所谓隧道效应）逸出金属。 在较高温度时，场致发射的电流密度Jcf（单位为A/cm2）可用下式计算：
J cf A1 (T A2 E ) 2 e
11600Wyc T A2 E
式中： E — 金属表面的电场强度单位为V/cm； A2— 常数。对于铁A2＝0.01。 HOME
§4.1气体放电的物理基础
(3) 光发射： 光和射线照射到金属表面时引起电子逸出的现象。 光的波长 λ 越短，其所引起光发射的作用就越强，并且从金属表 面逸出的电子速度就越高。 λ 较长的光量子，虽然其能量不足以直接引起电子发射，但却能为
在该状态下，已经跳到较外层轨道上的电子不能很快地返回原来的正常 轨道。
常常必须再由外界加进能量，使已处于较外层轨道上的电子跳到更外层
轨道上去，然后才能跳回正常轨道；或在第二次外界能量的作用下发生电离。 中性粒子处于介稳状态的时间可达10-4～10-2s甚至更长，因而它在中性粒 子电离的过程中起很大作用。
§4.1气体放电的物理基础
什么是气体的放电？ 气体中流通电流的过程或形式。 带电粒子定向运动
电子、正离子、负离子
理想状态下的气体 无带电粒子 理想绝缘介质 设电极间隙的绝缘介质为空气（气体），在电极上施加电压。 （1）如果电压尚不高，则 自然状态下的气体 具有微量带电粒子 电极间电流微弱
优良绝缘介质 （2）如果电压足够高，则 间隙间产生大量带电粒子
产生条件： 电极间电场分布及不均匀，继续升高电压。
气体放电产生条件： 施加于电极间的电压足够高，产生了数目众多的带电粒子。
HOME
§4.1气体放电的物理基础
3. 电离和激励的概念
1）原子结构
物质的原子是由原子核和若干个绕原子核旋转的电子构成的，这些电子 沿着一定的轨道围绕原子核运动。
2）电离
如果外界加到原子上的能量足够大，使其电子得以跳出原子核吸引力的作 用范围而自由活动，而原来的中性原子或分子（中性粒子）变成一带有正电 荷的离子——正离子。
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§4.1气体放电的物理基础
根据量子力学理论，对一个清洁而均匀的表面，其饱和的热发射电流密 度Jrf（单位为A/cm2）可用下式计算：
11600Wyc 2 T
J rf A1T e
A1—常数，A1＝60.2～120。对纯金属可取A1＝100； Wyc—逸出功，单位为eV； T—金属表面温度，单位为K。
金属吸收，改变金属中电子的运动速度，使动能超过逸出功的电子逸
出金属。 (4) 二次发射： 正离子以很高的速度撞击阴极，或者电子以很高的速度撞击阳极时， 都可能引起金属电极表面发射电子。 在气压较高的放电间隙中，通常阴极表面附近比阳极表面附近的电 场强度高，所以阴极表面二次发射较强并在气体放过程中起着重要的作 用。 HOME
这一过程被称为中性粒子的电离。
电离能 Wi ： 电离出一个自由电子所需的能量。
Wi eVi
e — 电子的电量, e＝1.6×10-19C； Vi — 电离电位。
HOME
§4.1气体放电的物理基础
一些气体和金属蒸汽的电离能和激励能 元素 碳 C 氧H 氢O 氮N 氟F 铝 Al 电离能/eV 11.3 (24.4, 48, 65) 13.5(35, 55, 77) 13.54 14.55 (29.5, 47, 73) 17.4 (35, 63, 87, 114) 5.98 7.9 10.2(12.1) 6.3 激励能/eV
产生条件： 气体压力不高，放电产生时电源所提供的功率很小。 （2）弧光放电 电弧放电 电弧
产生条件： 大气体压力下，放电产生时电源所提供的功率足够高。 （3）火花放电 产生条件： 大气体压力下，放电产生时电源所提供的功率很小。
HOME
第4章 气体放电理论
（4）电晕放电
产生条件： 电极间电场分布及不均匀，电极间尚低于击穿电压。 （5）刷状放电
第4章 气体放电及电弧理论
§4.1气体放电的物理基础
1. 概述
电器产ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ中的绝缘
确保电器产品中不同电位的导体的电位状态
如果绝缘被损坏 会造成短路故障或其它事故 应用最广泛的绝缘介质： 气体绝缘 研究气体绝缘性能是设计性能优良电器的最重要任务之一。 如果电器应用超过其（气体）绝缘水平 将会导致气体的放电或击穿现象 可造成导致气体绝缘性能的丧失
(1) 热发射 金属的温度升高时，其表面的自由电子可能获得足够的动能，以超越金属 表面晶格电场造成的势垒而逸出。 逸出功Wyc ： 一个电子逸出金属表面所需的能量。 部分金属元素的逸出功
元素 逸出功/eV
铬Cd 4.1
铝 Al 4.25
碳C 4.4
铜Cu 4.4
铁Fe 4.63
银 Ag 4.74
钨W 7.49
该过程被称为中性粒子的激励。
激励能：激励中性粒子过程所需的能量。
分级电离。
（2）激励状态是一种不稳定的状态: 大多数被激励的中性粒子能以光量子的形式释放掉能量而自动地返回到正 常状态。 中性粒子处于激励状态的时间一般低于10-9～10-8s。
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§4.1气体放电的物理基础
（3）介稳状态（亚稳状态）激励:
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§4.1气体放电的物理基础
4. 气体电离方式
电离气体:
电离度： 含有带电粒子的气体。
电离度
气体中被电离的原子数 总原子数
电离度越高，气体的电导率越大。 气体电离的方式：表面发射和空间电离。
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§4.1气体放电的物理基础
1）表面发射
金属电极表面在某些情况下能够发射电子进入极间气体。
银 Ag
铜 Cu 铁 Fe 钨W
7.57
7.72 7.9 7.98
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§4.1气体放电的物理基础
3）激励
如果加到中性粒子上的能量不够大，只能使其电子由正常运行的轨道跳到 较外层的轨道。 激励的一些特点: （1）处于激励状态的中性粒子容易产生分级电离: 已被激励的中性粒子比较容易电离，这种经过激励状态再电离的现象叫做
电极间电流剧增 受到外界因素的影响
气体由绝缘状态变为良导电状态 气体被击穿 绝缘丧失
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第4章 气体放电理论
气体的击穿 气体放电的一种特殊形式。 气体的击穿电压： 气体发生击穿时的最低临界电压。
2. 气体放电的形式（过程）
根据气体压力、电源功率、电极形状等因素的不同，气体可能出 现不同的放电过程。 （1）辉光放电