第2講-氣體電介質(zhì)的絕緣特性(一)-zdd

1、高電壓工程系張丹丹D2第第2 2講講 1 1 氣體電介質(zhì)的絕緣特性（一）氣體電介質(zhì)的絕緣特性（一）31.1 1.1 氣體中帶電粒子的產(chǎn)生和消失氣體中帶電粒子的產(chǎn)生和消失在電場(chǎng)作用下，氣隙中帶電粒子的形成和運(yùn)動(dòng)過(guò)程在電場(chǎng)作用下，氣隙中帶電粒子的形成和運(yùn)動(dòng)過(guò)程n氣隙中帶電粒子是如何形成的？氣隙中帶電粒子是如何形成的？n氣隙中的導(dǎo)電通道是如何形成的？氣隙中的導(dǎo)電通道是如何形成的？n氣隙中導(dǎo)電通道形成后是如何維持持續(xù)放電的？氣隙中導(dǎo)電通道形成后是如何維持持續(xù)放電的？ 4原子激勵(lì)和電離原子激勵(lì)和電離 原子能級(jí)原子能級(jí) 以電子伏（以電子伏（eV）為單位為單位 1eV1V1. 610-19C1.610-19

2、J原子激勵(lì)原子激勵(lì) 原子在外界因素作用下，其電子躍遷到能量較高的狀態(tài)，原子在外界因素作用下，其電子躍遷到能量較高的狀態(tài)，所需能量稱(chēng)為激勵(lì)能所需能量稱(chēng)為激勵(lì)能We 激勵(lì)狀態(tài)恢復(fù)到正常狀態(tài)時(shí)，輻射出相應(yīng)能量的光子，光激勵(lì)狀態(tài)恢復(fù)到正常狀態(tài)時(shí)，輻射出相應(yīng)能量的光子，光子（光輻射）的頻率子（光輻射）的頻率 hW 5 原子電離原子電離 原子在外界因素作用下，獲得能量，使其一個(gè)或幾個(gè)電原子在外界因素作用下，獲得能量，使其一個(gè)或幾個(gè)電子脫離原子核的束縛而形成自由電子和正離子的過(guò)程子脫離原子核的束縛而形成自由電子和正離子的過(guò)程 電離過(guò)程所需要的能量電離過(guò)程所需要的能量電離能電離能Wi（10-15 eV），也）

3、，也可用電離電位可用電離電位Ui（V） 61.1.1 1.1.1 氣體中帶電粒子的產(chǎn)生氣體中帶電粒子的產(chǎn)生（一）氣體分子的電離可由下列因素引起：（一）氣體分子的電離可由下列因素引起： （1）電子或正離子與氣體分子的碰撞電離）電子或正離子與氣體分子的碰撞電離 （2）各種光輻射（光電離）各種光輻射（光電離） （3）高溫下氣體中的熱能（熱電離）高溫下氣體中的熱能（熱電離）（二）（二） 金屬（陰極）的表面電離金屬（陰極）的表面電離7（一）碰撞電離（一）碰撞電離n自由行程：粒子在兩次碰撞之間的行程n電子的平均自由行程要比分子和離子的大得多n氣體分子密度越大，其中粒子的平均自由行程越小。對(duì)于同一種氣體，其

4、分子密度和該氣體的密度成正比pT8n自由行程的分布：自由行程的分布： 具有統(tǒng)計(jì)性的規(guī)律。粒子的具有統(tǒng)計(jì)性的規(guī)律。粒子的自由行程大于自由行程大于x的概率為的概率為 如果起始有如果起始有n0個(gè)粒子（或一個(gè)粒子的相繼個(gè)粒子（或一個(gè)粒子的相繼n0次次碰撞），則其中行過(guò)距離碰撞），則其中行過(guò)距離x后，尚未被碰撞的后，尚未被碰撞的粒子數(shù)（或次數(shù)）粒子數(shù)（或次數(shù)）n(x)應(yīng)為應(yīng)為 xexf)(xenxn0)(9粒子的平均自由行程粒子的平均自由行程 ：一個(gè)粒子在與氣體分子相鄰兩次碰撞之間自由地通：一個(gè)粒子在與氣體分子相鄰兩次碰撞之間自由地通過(guò)的平均行程過(guò)的平均行程電子在其自由行程內(nèi)從外電場(chǎng)獲得動(dòng)能電子在其自由

5、行程內(nèi)從外電場(chǎng)獲得動(dòng)能 ，能量除決定，能量除決定于電場(chǎng)強(qiáng)度外，還和其自由行程有關(guān)于電場(chǎng)強(qiáng)度外，還和其自由行程有關(guān) 10（一）碰撞電離（一）碰撞電離 n氣體放電中，碰撞電離主要是由電子和氣體分氣體放電中，碰撞電離主要是由電子和氣體分子碰撞而引起的子碰撞而引起的 n在電場(chǎng)作用下，電子被加速而獲得動(dòng)能。當(dāng)電在電場(chǎng)作用下，電子被加速而獲得動(dòng)能。當(dāng)電子的動(dòng)能滿(mǎn)足如下條件時(shí)，將引起碰撞電離子的動(dòng)能滿(mǎn)足如下條件時(shí)，將引起碰撞電離 n碰撞電離的形成與電場(chǎng)強(qiáng)度和平均自由行程的碰撞電離的形成與電場(chǎng)強(qiáng)度和平均自由行程的大小有關(guān)大小有關(guān)iWmEq22111（二）光電離（二）光電離 n光輻射引起的氣體分子的電離過(guò)程稱(chēng)為

6、光電離光輻射引起的氣體分子的電離過(guò)程稱(chēng)為光電離 自然界、人為照射、自然界、人為照射、氣體放電過(guò)程氣體放電過(guò)程n當(dāng)氣體分子受到光輻射作用時(shí)，如光子能量滿(mǎn)足下面條當(dāng)氣體分子受到光輻射作用時(shí)，如光子能量滿(mǎn)足下面條件，將引起光電離，分解成電子和正離子件，將引起光電離，分解成電子和正離子n光輻射能夠引起光電離的臨界波長(zhǎng)（即最大波長(zhǎng)）為光輻射能夠引起光電離的臨界波長(zhǎng)（即最大波長(zhǎng)）為n對(duì)所有氣體來(lái)說(shuō)，在可見(jiàn)光（對(duì)所有氣體來(lái)說(shuō)，在可見(jiàn)光（400 750nm）的作用下，）的作用下，一般是不能直接發(fā)生光電離的一般是不能直接發(fā)生光電離的 iWhnm 12290iiUqUhc12( (三）熱電離三）熱電離 n因氣體熱

7、狀態(tài)引起的電離過(guò)程因氣體熱狀態(tài)引起的電離過(guò)程熱電離（碰撞電離熱電離（碰撞電離與光電離的綜合）與光電離的綜合） 氣體分子的平均動(dòng)能和氣體溫度的關(guān)系為氣體分子的平均動(dòng)能和氣體溫度的關(guān)系為 在它們相互碰撞時(shí)，就可能引起激勵(lì)或電離在它們相互碰撞時(shí)，就可能引起激勵(lì)或電離 n在高溫下，例如發(fā)生電弧放電時(shí)，氣體溫度可達(dá)數(shù)千在高溫下，例如發(fā)生電弧放電時(shí)，氣體溫度可達(dá)數(shù)千度，氣體分子動(dòng)能就足以導(dǎo)致發(fā)生明顯的碰撞電離度，氣體分子動(dòng)能就足以導(dǎo)致發(fā)生明顯的碰撞電離 n高溫下高能熱輻射光于也能造成氣體的電離高溫下高能熱輻射光于也能造成氣體的電離 KTWm2313（四）金屬（陰極）的表面電離（四）金屬（陰極）的表面電離

8、n陰極發(fā)射電子的過(guò)程陰極發(fā)射電子的過(guò)程 逸出功（逸出功（15eV） ：與金屬的微觀(guān)結(jié)構(gòu)：與金屬的微觀(guān)結(jié)構(gòu) 、金屬表面、金屬表面狀態(tài)有關(guān)狀態(tài)有關(guān) n金屬表面電離的多種方式金屬表面電離的多種方式 （1）正離子碰撞陰極）正離子碰撞陰極 正離子碰撞陰極時(shí)使電子逸出金屬（傳遞的能量要正離子碰撞陰極時(shí)使電子逸出金屬（傳遞的能量要大于逸出功）。逸出的電子有一個(gè)和正離子結(jié)合成為大于逸出功）。逸出的電子有一個(gè)和正離子結(jié)合成為原子，其余的成為自由電子。因此正離子必須碰撞出原子，其余的成為自由電子。因此正離子必須碰撞出一個(gè)以上電子時(shí)才能出現(xiàn)自由電子一個(gè)以上電子時(shí)才能出現(xiàn)自由電子14表面電離的形式表面電離的形式 （2

9、）光電效應(yīng)）光電效應(yīng) 金屬表面受到光的照射，當(dāng)光子的能量大于選出功金屬表面受到光的照射，當(dāng)光子的能量大于選出功時(shí)，金屬表面放射出電子時(shí)，金屬表面放射出電子 （3）強(qiáng)場(chǎng)放射（冷放射）強(qiáng)場(chǎng)放射（冷放射） 當(dāng)陰極附近所加外電場(chǎng)足夠強(qiáng)時(shí)，使陰極放射出電當(dāng)陰極附近所加外電場(chǎng)足夠強(qiáng)時(shí)，使陰極放射出電子子 （4）熱電子放射）熱電子放射 當(dāng)陰極被加熱到很高溫度時(shí)，其中的電子獲得巨大當(dāng)陰極被加熱到很高溫度時(shí)，其中的電子獲得巨大動(dòng)能，逸出金屬動(dòng)能，逸出金屬151.1.2 1.1.2 氣體中帶電粒子的運(yùn)動(dòng)與消失氣體中帶電粒子的運(yùn)動(dòng)與消失n（一）電場(chǎng)作用下氣體中帶電粒子的運(yùn)動(dòng)（一）電場(chǎng)作用下氣體中帶電粒子的運(yùn)動(dòng) （定

10、向運(yùn)動(dòng)，消失） （二）帶電粒子的擴(kuò)散（二）帶電粒子的擴(kuò)散 （三）帶電粒子的復(fù)合（三）帶電粒子的復(fù)合 （中和，空間或器壁） （四）附著效應(yīng)（四）附著效應(yīng)16（ 一）一） 電場(chǎng)作用下氣體中帶電粒子的運(yùn)動(dòng)電場(chǎng)作用下氣體中帶電粒子的運(yùn)動(dòng)n帶電粒子產(chǎn)生以后，在外電場(chǎng)作用下將作定向運(yùn)動(dòng)，形帶電粒子產(chǎn)生以后，在外電場(chǎng)作用下將作定向運(yùn)動(dòng)，形成電流成電流 n在氣體放電空間在氣體放電空間 ，帶電粒子在一定的電場(chǎng)強(qiáng)度下運(yùn)動(dòng)達(dá)，帶電粒子在一定的電場(chǎng)強(qiáng)度下運(yùn)動(dòng)達(dá)到某種穩(wěn)定狀態(tài)到某種穩(wěn)定狀態(tài) ，保持平均速度，即上述的帶電粒子的，保持平均速度，即上述的帶電粒子的驅(qū)引速度驅(qū)引速度 b 遷移率遷移率 u電子遷移率比離子遷移率大

11、得多，即使在很弱的電場(chǎng)中電子遷移率比離子遷移率大得多，即使在很弱的電場(chǎng)中，電子遷移率也隨場(chǎng)強(qiáng)而變，電子遷移率也隨場(chǎng)強(qiáng)而變 bEvddqnvj 17（二）帶電粒子的擴(kuò)散（二）帶電粒子的擴(kuò)散 n帶電粒子的擴(kuò)散和氣體分子的擴(kuò)散一樣，都是由于熱帶電粒子的擴(kuò)散和氣體分子的擴(kuò)散一樣，都是由于熱運(yùn)動(dòng)造成，帶電粒子的擴(kuò)散規(guī)律和氣體的擴(kuò)散規(guī)律也運(yùn)動(dòng)造成，帶電粒子的擴(kuò)散規(guī)律和氣體的擴(kuò)散規(guī)律也是相似的是相似的 n氣體中帶電粒子的擴(kuò)散和氣體狀態(tài)有關(guān)，氣體壓力越氣體中帶電粒子的擴(kuò)散和氣體狀態(tài)有關(guān)，氣體壓力越高或者溫度越低，擴(kuò)散過(guò)程也就越弱高或者溫度越低，擴(kuò)散過(guò)程也就越弱n電子的質(zhì)量遠(yuǎn)小于離子，所以電子的熱運(yùn)動(dòng)速度很高電

12、子的質(zhì)量遠(yuǎn)小于離子，所以電子的熱運(yùn)動(dòng)速度很高，它在熱運(yùn)動(dòng)中受到的碰撞也較少，因此，電子的擴(kuò)，它在熱運(yùn)動(dòng)中受到的碰撞也較少，因此，電子的擴(kuò)散過(guò)程比離子的要強(qiáng)得多散過(guò)程比離子的要強(qiáng)得多 18（三）帶電粒子的復(fù)合（三）帶電粒子的復(fù)合 n正離子和負(fù)離子或電子相遇，發(fā)生電荷的傳遞而互相正離子和負(fù)離子或電子相遇，發(fā)生電荷的傳遞而互相中和、還原為分子的過(guò)程中和、還原為分子的過(guò)程n在帶電粒子的復(fù)合過(guò)程中會(huì)發(fā)生光輻射，這種光輻射在帶電粒子的復(fù)合過(guò)程中會(huì)發(fā)生光輻射，這種光輻射在一定條件下又可能成為導(dǎo)致電離的因素在一定條件下又可能成為導(dǎo)致電離的因素 n正、負(fù)離子間的復(fù)合概率要比離子和電子間的復(fù)合概正、負(fù)離子間的復(fù)合

13、概率要比離子和電子間的復(fù)合概率大得多。通常放電過(guò)程中離子間的復(fù)合更為重要率大得多。通常放電過(guò)程中離子間的復(fù)合更為重要 n一定空間內(nèi)帶電粒子由于復(fù)合而減少的速度決定于其一定空間內(nèi)帶電粒子由于復(fù)合而減少的速度決定于其濃度濃度 19n有時(shí)電子和氣體分子碰撞非但沒(méi)有電離出新電子，反有時(shí)電子和氣體分子碰撞非但沒(méi)有電離出新電子，反而是碰撞電子附著分子，形成了負(fù)離子而是碰撞電子附著分子，形成了負(fù)離子 n有些氣體形成負(fù)離子時(shí)可釋放出能量。這類(lèi)氣體容易有些氣體形成負(fù)離子時(shí)可釋放出能量。這類(lèi)氣體容易形成負(fù)離子，稱(chēng)為電負(fù)性氣體（如氧、氟、氯，形成負(fù)離子，稱(chēng)為電負(fù)性氣體（如氧、氟、氯，SF6等）等）n質(zhì)量大、速度小質(zhì)

14、量大、速度小阻礙放電，絕緣強(qiáng)度較高阻礙放電，絕緣強(qiáng)度較高（四）附著效應(yīng)（四）附著效應(yīng)負(fù)離子的形成負(fù)離子的形成20第二節(jié) 均勻電場(chǎng)中氣體的擊穿一、湯遜理論1、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及理論（1）定性分析（2）定量分析-自持放電條件、湯遜理論（3）湯遜理論的中心思想2、巴申定律3、湯遜理論的弱點(diǎn)二、流注理論1、流注理論（1）電子崩階段 空間電荷影響 光游離（2）流注階段（3）主放電階段2、流注理論的中心思想3、流注理論對(duì)放電現(xiàn)象的解釋211.2 1.2 均勻電場(chǎng)中氣體的擊穿均勻電場(chǎng)中氣體的擊穿 氣體放電的主要形式氣體放電的主要形式 根據(jù)氣體壓力、電源功率、電極形狀等因素的不同根據(jù)氣體壓力、電源功率、電極形狀等因素

15、的不同，擊穿后氣體放電可具有多種不同形式。利用放電，擊穿后氣體放電可具有多種不同形式。利用放電管可以觀(guān)察放電現(xiàn)象的變化管可以觀(guān)察放電現(xiàn)象的變化 n輝光放電輝光放電n電弧放電電弧放電n火花放電火花放電n電暈放電電暈放電n刷狀放電刷狀放電22輝光放電輝光放電 n當(dāng)氣體壓力不大，電源功率很小（放電回路中串當(dāng)氣體壓力不大，電源功率很小（放電回路中串入很大阻抗）時(shí)，外施電壓增到一定值后，回路入很大阻抗）時(shí)，外施電壓增到一定值后，回路中電流突增至明顯數(shù)值，管內(nèi)陰極和陽(yáng)極間整個(gè)中電流突增至明顯數(shù)值，管內(nèi)陰極和陽(yáng)極間整個(gè)空間忽然出現(xiàn)發(fā)光現(xiàn)象空間忽然出現(xiàn)發(fā)光現(xiàn)象 n特點(diǎn)是放電電流密度較小，放電區(qū)域通常占據(jù)了特點(diǎn)

16、是放電電流密度較小，放電區(qū)域通常占據(jù)了整個(gè)電極間的空間。霓虹管中的放電就是輝光放整個(gè)電極間的空間。霓虹管中的放電就是輝光放電的例子。管中所充氣體本同，發(fā)光顏色也不同電的例子。管中所充氣體本同，發(fā)光顏色也不同 23電弧放電電弧放電 n減小外回路中的阻抗，則電流增大，電流增大減小外回路中的阻抗，則電流增大，電流增大到一定值后，放電通道收細(xì)，且越來(lái)越明亮，到一定值后，放電通道收細(xì)，且越來(lái)越明亮，管端電壓則更加降低，說(shuō)明通道的電導(dǎo)越來(lái)越管端電壓則更加降低，說(shuō)明通道的電導(dǎo)越來(lái)越大大n電弧通道和電極的溫度都很高，電流密度極大電弧通道和電極的溫度都很高，電流密度極大，電路具有短路的特征，電路具有短路的特征

17、24火花放電火花放電n在較高氣壓（例如大氣壓力）下，擊穿后總是形在較高氣壓（例如大氣壓力）下，擊穿后總是形成收細(xì)的發(fā)光放電通道，而不再擴(kuò)散于間隙中的成收細(xì)的發(fā)光放電通道，而不再擴(kuò)散于間隙中的整個(gè)空間。當(dāng)外回路中阻抗很大，限制了放電電整個(gè)空間。當(dāng)外回路中阻抗很大，限制了放電電流時(shí)，電極間出現(xiàn)貫通兩極的流時(shí)，電極間出現(xiàn)貫通兩極的的明亮細(xì)火花的明亮細(xì)火花 n火花放電的特征是具有收細(xì)的通道形式，并且放火花放電的特征是具有收細(xì)的通道形式，并且放電過(guò)程不穩(wěn)定電過(guò)程不穩(wěn)定 n火花間斷的原因火花間斷的原因 25電暈放電電暈放電 n電極曲率半徑很小或電極間距離很遠(yuǎn)，即電場(chǎng)極電極曲率半徑很小或電極間距離很遠(yuǎn)，即電

18、場(chǎng)極不均勻，則當(dāng)電壓升高到一定值后，首先緊貼電不均勻，則當(dāng)電壓升高到一定值后，首先緊貼電極在電場(chǎng)最強(qiáng)處出現(xiàn)發(fā)光層，回路中出現(xiàn)用一般極在電場(chǎng)最強(qiáng)處出現(xiàn)發(fā)光層，回路中出現(xiàn)用一般儀表即可察覺(jué)的電流。隨著電壓升高，發(fā)光層擴(kuò)儀表即可察覺(jué)的電流。隨著電壓升高，發(fā)光層擴(kuò)大，放電電流也逐漸增大大，放電電流也逐漸增大n發(fā)生電暈放電時(shí)，氣體間隙的大部分尚未喪失絕發(fā)生電暈放電時(shí)，氣體間隙的大部分尚未喪失絕緣性能，放電電流很小，間隙仍能耐受電壓的作緣性能，放電電流很小，間隙仍能耐受電壓的作用用 26刷狀放電刷狀放電 n電場(chǎng)極不均勻情況下，如電壓繼續(xù)升高，從電暈電場(chǎng)極不均勻情況下，如電壓繼續(xù)升高，從電暈電極伸展出許多較

19、明亮的細(xì)放電通道，稱(chēng)為刷狀電極伸展出許多較明亮的細(xì)放電通道，稱(chēng)為刷狀放電放電 n電壓再升高，根據(jù)電源功率而轉(zhuǎn)入火花放電或電電壓再升高，根據(jù)電源功率而轉(zhuǎn)入火花放電或電弧放電，最后整個(gè)間隙被擊穿弧放電，最后整個(gè)間隙被擊穿n如電場(chǎng)稍不均勻，則可能不出現(xiàn)刷狀放電，而由如電場(chǎng)稍不均勻，則可能不出現(xiàn)刷狀放電，而由電暈放電直接轉(zhuǎn)入擊穿電暈放電直接轉(zhuǎn)入擊穿 271.2.1 非自持放電和自持放電非自持放電和自持放電 28非自持放電非自持放電n外施電壓小于外施電壓小于Ub時(shí)，間隙內(nèi)時(shí)，間隙內(nèi)雖有電流，但其數(shù)值甚小，雖有電流，但其數(shù)值甚小，通常遠(yuǎn)小于微安級(jí)，因此氣通常遠(yuǎn)小于微安級(jí)，因此氣體本身的絕緣性能尚未被波體本

20、身的絕緣性能尚未被波破壞，即間隙還未被擊穿。而且這時(shí)電流要破壞，即間隙還未被擊穿。而且這時(shí)電流要依靠外電離因素來(lái)維持。如果取消外電離因依靠外電離因素來(lái)維持。如果取消外電離因家，那么電流也將消失（家，那么電流也將消失（b后出現(xiàn)碰撞電離后出現(xiàn)碰撞電離）29自持放電自持放電n當(dāng)電壓達(dá)到當(dāng)電壓達(dá)到Uc后，氣體后，氣體中發(fā)生了強(qiáng)烈的電離，中發(fā)生了強(qiáng)烈的電離，電流劇增。同時(shí)氣體中電流劇增。同時(shí)氣體中電離過(guò)程只靠電場(chǎng)的作電離過(guò)程只靠電場(chǎng)的作用已可自行維持，而不用已可自行維持，而不再繼續(xù)需要外電離因素再繼續(xù)需要外電離因素了。因此了。因此Uc以后的放電以后的放電形式也稱(chēng)為自持放電形式也稱(chēng)為自持放電 30n由非持

21、放電轉(zhuǎn)入自持放電的電壓稱(chēng)為起始電壓由非持放電轉(zhuǎn)入自持放電的電壓稱(chēng)為起始電壓n如電場(chǎng)比較均勻，則間隙將被擊穿，此后根據(jù)如電場(chǎng)比較均勻，則間隙將被擊穿，此后根據(jù)氣壓、外回路阻抗等條件形成輝光放電、火花氣壓、外回路阻抗等條件形成輝光放電、火花放電或電弧放電，而起始電壓放電或電弧放電，而起始電壓Uc也就是間隙的也就是間隙的擊穿電壓擊穿電壓UBn如電場(chǎng)極不均勻，則當(dāng)放電由非自持轉(zhuǎn)入自持如電場(chǎng)極不均勻，則當(dāng)放電由非自持轉(zhuǎn)入自持時(shí)，在大曲率電極表面電場(chǎng)集中的區(qū)域發(fā)生電時(shí)，在大曲率電極表面電場(chǎng)集中的區(qū)域發(fā)生電暈放電，這時(shí)起始電壓是間隙的電暈起始電壓暈放電，這時(shí)起始電壓是間隙的電暈起始電壓，而擊穿電壓可能比起始

22、電壓高很多，而擊穿電壓可能比起始電壓高很多31 1.2.2 1.2.2 湯遜放電理論湯遜放電理論 n湯遜放電理論湯遜放電理論n流注放電理論流注放電理論 這兩種理論互相補(bǔ)充，可以說(shuō)明廣闊的這兩種理論互相補(bǔ)充，可以說(shuō)明廣闊的pd（壓（壓力和極間距離的乘積）范圍內(nèi)氣體放電的現(xiàn)象力和極間距離的乘積）范圍內(nèi)氣體放電的現(xiàn)象 32n湯遜理論認(rèn)為，當(dāng)均勻電場(chǎng)、低氣壓、短間湯遜理論認(rèn)為，當(dāng)均勻電場(chǎng)、低氣壓、短間隙（隙（pd較?。l件下，電子的碰撞電離和正較?。l件下，電子的碰撞電離和正離子撞擊陰極造成的表面電離起這主要作用離子撞擊陰極造成的表面電離起這主要作用，氣隙的擊穿電壓大體上是，氣隙的擊穿電壓大體上是pd

23、的函數(shù)的函數(shù)33（1 1）電子崩的形成電子崩的形成 （ 過(guò)程過(guò)程 ） UUb后，一個(gè)起始電后，一個(gè)起始電子自電場(chǎng)獲得一定動(dòng)能子自電場(chǎng)獲得一定動(dòng)能后，會(huì)碰撞電離出一個(gè)后，會(huì)碰撞電離出一個(gè)第二代電子；這兩個(gè)電第二代電子；這兩個(gè)電子作為新的第一代電子子作為新的第一代電子，又將電離出新的第二，又將電離出新的第二代電子，這時(shí)空間已存代電子，這時(shí)空間已存在四個(gè)自由電子；這樣在四個(gè)自由電子；這樣一代一代不斷增加的過(guò)一代一代不斷增加的過(guò)程程形成形成電子崩電子崩 34 系數(shù)系數(shù)一個(gè)電子沿著電場(chǎng)方向行經(jīng)單位長(zhǎng)度后，平一個(gè)電子沿著電場(chǎng)方向行經(jīng)單位長(zhǎng)度后，平均發(fā)生的碰撞電離次數(shù)均發(fā)生的碰撞電離次數(shù)（形成電子崩） 如設(shè)

24、每次碰撞電離只產(chǎn)生一個(gè)電子和一個(gè)正離如設(shè)每次碰撞電離只產(chǎn)生一個(gè)電子和一個(gè)正離子，子， 即即是一個(gè)電子在單位長(zhǎng)度行程內(nèi)新電離是一個(gè)電子在單位長(zhǎng)度行程內(nèi)新電離出的電子數(shù)或正離子數(shù)出的電子數(shù)或正離子數(shù) 系數(shù)系數(shù)一個(gè)正離子沿著電場(chǎng)方向行經(jīng)單位長(zhǎng)度后平一個(gè)正離子沿著電場(chǎng)方向行經(jīng)單位長(zhǎng)度后平均發(fā)生的碰撞電離次數(shù)均發(fā)生的碰撞電離次數(shù) （離子崩）可以忽略系數(shù)系數(shù)碰撞陰極表面的正離子，使陰極金屬表面平碰撞陰極表面的正離子，使陰極金屬表面平均釋放出的自由電子數(shù)均釋放出的自由電子數(shù) （陰極發(fā)射電子）35 系數(shù)系數(shù)設(shè)：從陰極發(fā)出一個(gè)電子，經(jīng)多次設(shè)：從陰極發(fā)出一個(gè)電子，經(jīng)多次碰撞電離，在經(jīng)過(guò)距離陰極碰撞電離，在經(jīng)過(guò)距離

25、陰極x后，產(chǎn)后，產(chǎn)生生n個(gè)電子個(gè)電子 這這n個(gè)電子行過(guò)個(gè)電子行過(guò)dx之后，又會(huì)產(chǎn)生之后，又會(huì)產(chǎn)生dn個(gè)新的電子個(gè)新的電子 dxndnddxn0exp處dx 36對(duì)于均勻電場(chǎng)，對(duì)于均勻電場(chǎng)， 不隨空間位置而變不隨空間位置而變 新產(chǎn)生的電子數(shù)和正離子數(shù)為新產(chǎn)生的電子數(shù)和正離子數(shù)為 den1de37（2 2） 系數(shù)系數(shù)到達(dá)陰極的正離子數(shù)到達(dá)陰極的正離子數(shù)從陰極電離出的電子數(shù)從陰極電離出的電子數(shù)1den) 1(de38（3 3）自持放電條件）自持放電條件放電由非自持轉(zhuǎn)入自持的條件為放電由非自持轉(zhuǎn)入自持的條件為 11 de39物理意義物理意義 n引起碰撞電離的必要條件引起碰撞電離的必要條件 只有那些自由行程超過(guò)只有那些自由行程超過(guò)xiUiE的電子，才能與分的電子，才能與分子發(fā)生碰撞電離子發(fā)生碰撞電離 若電子的平均自由行程為若電子的平均自由行程為 ，自由行程大于自由行程大于xi的概率的概率為為 iiUExW