Высоковольтная форма разряда

При зажигании разряда на левой ветви кривой Пашена (малые p d ) на ВАХ нет падающего участка, соответствующего переходу тёмного разряда в тлеющий (рис. 3.3). Напомним, что участок определяется сокращением области катодного падения потенциала d _к за счет роста пространственного заряда ионов (рис. 3.2), что усиливает ионизацию молекул электронами.

Рис. 3.3. Вольт-амперные характеристики газонаполненного диода (газ – гелий, материал катода – никель, площадь катода – 1 см² ) на левой ветви кривой Пашена при различных значениях давления газа p (Торр) и межэлектродного расстояния d (см):

1 – p = 0,527, d = 1; 2 – p = 0,527, d = 1,01; 3 – p = 0,527, d = 1,05; 4 – p = 0,527, d = 1,1; 5 – p = 1, d = 1,1

На левой ветви КП сокращение расстояния ослабляет электронные лавины, поскольку уменьшение количества столкновений электронов с молекулами проявляется сильнее, чем за счет увеличения напряженности поля растет вероятность ионизации. Для компенсации ослабления необходимо увеличить напряжение. Поэтому на ВАХ горизонтальный участок, соответствующий темному разряду, с ростом тока переходит в возрастающий, характерный аномальному тлеющему разряду (кривые 3 и 4 на рис. 3.3).

Ток перехода значительно больше, чем для начала падающего участка ВАХ на правой ветви КП. Это объясняется тем, что при уменьшении произведения p d ионы быстрее уходят из промежутка в результате увеличения их скорости (за счёт роста подвижности и напряжённости поля) и сокращения расстояния. В результате они меньше накапливаются в промежутке, пространственный заряд проявляется при большем токе и участок подъема ВАХ перемещается вправо (уровень кривой 3 на рис. 3.3 выше и участок подъема правее, чем кривой 4).

При очень малых значениях p dвысокие значения напряжения и тока могут привести к разогреву катода и возникновению дугового разряда с появлением падающего участка ВАХ (кривые 1 и 2). Этому участку не предшествует подъем ВАХ, так как большое напряжение быстро уводит ионы из промежутка и уменьшает их пространственный заряд.

Горизонтальный участок ВАХ при малых p d соответствует так называемой высоковольтной форме разряда. Напряжение горения такого разряда может быть меньше величины, определяемой соотношением (2.1), в связи с ростом коэффициента вторичной ионно-электронной эмиссиив результате увеличения энергии ионов. Соответственно растёт относительное значение электронной составляющей тока. Ионная составляющая уменьшается из-за ослабления электронных лавин при малых значениях давления газа и межэлектродного расстояния.

ЗАДАНИЕ

В ходе компьютерных экспериментов необходимо исследовать зависимости, представленные на рис. 3.1 и 3.3, распечатать основные теоретические сведения и графики зависимостей, в отчете привести анализ результатов исследования. Для получения зачета необходимо объяснение полученных физических зависимостей.

Библиографический список приведён на с. 43.