Trecerea unui curent electric prin gaze este numită descărcare de gaz.
Gazele în stare normală sunt izolatoare, în ele nu există un transportator actual. Numai atunci când sunt create condiții speciale în gazele pot apărea purtători (ioni, electroni) și apare o descărcare electrică.
În funcție de ce factori se formează particulele încărcate din gaz, necesare pentru descărcarea electrică, distingeți între descărcările independente și cele independente.
În cazul în care purtătorii de curent în gazele apar ca urmare a unor influențe externe care nu sunt asociate cu prezența unui câmp electric, se vorbește despre o descărcare care nu este auto-susținută.
Non-autodescărcare pot fi cauzate de o încălzire cu gaz (ionizare termică), ultraviolete sau raze X, precum și expunerea la radiații de substanțe radioactive.
Dacă transportatorii actuali apar ca urmare a proceselor datorate câmpului electric creat în gaz, descărcarea gazului este denumită independentă.
Natura debitului de gaze depinde de mulți factori:
din natura chimică a gazului și a electrozilor;
privind temperatura și presiunea gazului;
din forma, mărimea și locația relativă a electrozilor;
de la tensiunea aplicată la electrozi;
din densitatea și puterea curentă etc.
Prin urmare, evacuarea gazului poate lua o formă foarte diversă. Unele tipuri de descărcări sunt însoțite de efecte strălucitoare și sonore - șuierarea, rufele sau cracklingul.
CONCEPTE ȘI DEFINIȚII DE BAZĂ
Descărcarea gazului (ion) se numește dispozitive electrovacuum cu descărcare electrică în gaz sau vapori.
O descărcare electrică într-un gaz este un set de fenomene care însoțesc trecerea unui curent electric prin gaz sau abur. Cu această descărcare, există mai multe procese de bază:
Când un atom este excitat sub impactul unui electron, unul dintre electronii atomului trece într-o orbită mai îndepărtată de nucleu, adică la un nivel de energie mai ridicat. Astfel de atomi de stare excitată dureaza de obicei 10 - 10 secunde, după care electroni revine la orbita sa și, prin urmare, oferă o formă de radiații de energie, care este primit atom în cazul excitării cu impact de electroni.
Ionizarea atomilor (sau a moleculelor de gaz) are loc la o energie a unui electron izbitoare mai mare decât energia de excitație. Ca urmare a ionizării, un electron este scos din atom. În consecință, în spațiu vor exista doi electroni liberi, iar atomul în sine se va transforma într-un ion pozitiv. Dacă acești doi electroni liberi, atunci când se mișcă într-un câmp de accelerare, obțin suficientă energie, atunci fiecare dintre ei poate ioniza un atom nou. Apoi vor exista patru electroni liberi și trei ioni. Acești electroni pot produce din nou ionizarea. Astfel, există o creștere de tip avalanșă a numărului de electroni și ioni.
Este posibilă și ionizarea în trepte. Din impactul unui electron, atomul intră într-o stare excitat și, după ce nu sa întors în starea sa normală, ionizează din impactul celui de-al doilea electron. Creșterea numărului de particule încărcate datorită ionizării se numește electrizarea gazului.
Recombinarea. Odată cu ionizarea în gaz, are loc și procesul invers de neutralizare a încărcărilor opuse în semn. Ionii pozitivi și electronii fac o mișcare aleatorie (termică) în gaz și, apropiindu-se unul de altul, mă pot conecta, formând un atom neutru. Restaurarea atomilor neutri se numește recombinare.
Recombinarea duce la o scădere a numărului de particule încărcate, adică la deionizarea gazului.
DESCĂRCAREA NON-AUTO-DETENTĂ este împărțită în mai multe subspecii, principalele dintre acestea fiind:
descărcare liniștită (apare sub acțiunea ionizatorilor naturali: raze cosmice, radiații, radiații solare etc.). Pentru electronică, nu se utilizează o descărcare liniștită, dar precede alte tipuri de evacuări;
non-auto-sustinut descărcare arc (low-voltage). Apare în dispozitive ionice cu catod termionic (gaze și tiratroni cu catod încălzit).
DESCĂRCAREA AUTOVEHICULULUI este împărțită în următoarele subspecii:
silențioasă descărcare independentă (coroană). Apare la presiuni relativ mari și când unul dintre electrozi are o rază foarte mică de curbură (ac, fir subțire etc.). Utilizat în dispozitive de descărcare de gaze pentru stabilizarea tensiunii;
de descărcare de înaltă frecvență. Chemat de un câmp electric alternativ. (Ambele aceste deversări sunt menținute numai prin ionizarea cu impact a moleculelor de gaz);
strălucire. În această descărcare de gaz, ionizarea prin șoc este efectuată de electroni scosi din catodul rece (XK) atunci când suprafața este bombardată cu ioni pozitivi. Se folosește în stabilizatori cu descărcare prin străpungere și tiratroni.
o descărcare independentă cu arc este de așa natură încât ionizarea cu impact se realizează în principal din cauza emisiilor autoelectronice (electrostatice) și a emisiilor termice;
o descărcare cu scânteie este o scurgere electrică pe termen scurt la o presiune relativ ridicată a gazului (de exemplu, la presiunea atmosferică). Utilizat în descărcătoare pentru circuite de scurtcircuit.
Fig.1 Schema de îndepărtare a caracteristicilor de tensiune curentă ale unui dispozitiv ionic
Cel mai simplu dispozitiv ionic constă dintr-un anod și un catod plasat într-un balon. Caracteristica lui volt-ampere este eliminată utilizând următoarea schemă (figura 1).
Să luăm în considerare caracteristicile curentului de tensiune ale unui dispozitiv cu ioni bicolor cu un catod rece și să explicăm cursul acestuia (figura 2).
Secțiunea OA - categorie silențioasă care nu se auto-susține. La o valoare suficientă a tensiunii anodice, curentul ajunge la saturație. Valoarea sa depinde doar de intensitatea ionizatorilor externi și poate fi o măsură a puterii radiației radioactive.
Fig.2 Volt-amper caracteristic unui dispozitiv cu ioni bicolor
Secțiunea AB - prezintă ionizarea șocurilor și bombardarea HC cu ioni. Numărul de electroni și eu crește. Atunci când o anumită tensiune (numită tensiune de aprindere este determinată de tipul de gaz, presiunea și distanța acestuia între electrozi) ionizare devine atât de puternică încât evacuarea gazului poate fi efectuată fără ionizatori externe.
Punctul B corespunde unei descărcări tactice independente. Pe secțiunea BV există o tranziție treptată a unei deversări silențioase independente într-o zonă tumultoasă. Cresterea curentului este insotita de concentratia procesului de ionizare a impactului intr-un volum mic adiacent catodului.
La finalizarea tranziției spre strălucire descărcare (punctul B), concentrația ionilor între anod și catod este redistribuit astfel încât aproape întregul spațiul format de potențialul de plasmă este setat valoare constantă, și doar o mică secțiune la catod există o diferență de potențial mare. Sub influența unui câmp puternic pe această porțiune din ionii pozitivi de la catod disloca electronii cauzează Ionizarea cu impact a ultimelor molecule în același interval, etc. Deoarece în cazul ionizării prin impact o parte din molecule sunt excitate, ele emit cantitative ușoare la revenirea la starea inițială. Așa-numitul CATODE CURTAIN apare deasupra suprafeței de lucru a catodului.
Creșterea curentului prin dispozitiv în modul de descărcare normală a incendiului are loc datorită creșterii suprafeței de lucru a catodului. În acest caz, rezistența internă a dispozitivului, datorată creșterii concentrației purtătorului, scade, iar tensiunea pe dispozitiv rămâne aproape neschimbată: U = const (secțiunea SH).
Creșterea suplimentară a curentului unei descărcări strălucitoare este posibilă numai datorită creșterii densității de curent. La o anumită tensiune U, viteza ionului devine atât de mare încât catodul este încălzit la o temperatură corespunzătoare emisiei termionice. Evacuarea strălucirii comută la arc (DE).
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: