气体击穿理论

气体击穿理论解释气体击穿现象的理论。

特点在气体间隙上施加电压及紫外线等高能辐照时，可以观察到流过间隙的微小电流。当电压增加时，电流也随着增加，直到某一饱和电流值。当电压再增加时，电流又较快地上升，达到所谓的汤森放电阶段。当电压再升高到某一临界值时，由于电压的微小增大，会引起电流骤然剧增。这时气体间隙丧失其电气绝缘性能而变为导电通道。这就是气体间隙的击穿现象。这个临界电压值称为击穿电压。在气体间隙发生击穿后，即使没有外辐照源，间隙中的放电电流也会持续下去，即达到自持放电的阶段。根据外回路的条件，自持放电可以发展成辉光放电、电弧放电或火花放电等形式。1

理论补充对气体击穿现象的解释有两种相互补充的重要理论：汤森放电理论和流注放电理论。汤森理论认为气体间隙中发生的电子碰撞电离及阴极上发生的二次发射过程是气体间隙击穿的主要机制。汤森理论适合于低气压以及低pd(气压P和间隙距离d的乘积)值的情况。流注放电理论认为除电子碰撞电离之外，在电子崩头部空间电荷引起的电场畸变以及间隙中的光电离在击穿过程中也起着重要作用。流注理论适合于较高的pd值。

根据气体间隙的气压高低、电极结构形状以及外加电源种类的不同，发展了相应的特定情况下的气体击穿理论，如高压力下气体击穿理论、不均匀电场中的击穿理论、高频击穿理论、真空击穿理论、长空气间隙击穿理论以及沿面放电理论等。1

气体绝缘材料气体绝缘材料能使有电位差的电极间保持绝缘的气体。气体绝缘遭破坏后有自恢复能力，它有电容率稳定、介质损耗极小、价格便宜等优点，是极好的绝缘材料。气体的绝缘特性服从巴申定律Ud=f(ad)，即击穿电压Ud是问隙距离d和气压p乘积的函数。压力的增大和减小都能提高气体的击穿电压。作为高压装置的外绝缘材料，空气应用最广。它的介电强度与电场分布和电压波形有关，在极不均匀电场在标准大气条件下的情况，如偏离标准条件应按规定修正。2

多光子吸收微波气体击穿和光频气体击穿之间存在一个主要差别，这是由于激光的光子能量的大小与气体的电离电位可相比拟，对于可见光激光，光子能量等于几个电子伏特，与大多数原子和分子电离所需的几十电子伏特的能量比较起来，光子的能量已有相当的大小，直接的单光子电离需要处于紫外光谱区的激光光子，因此，在可见光和红外激光辐射引起的击穿中，它是不起作用的。2

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周敏 - 副教授 - 西南大学