ляются не за счет энергии, берущейся из разряда, а за счет подогрева катода внешним источником.

Объемный заряд в катодном пространстве компенсируется зарядами из плазмы, что позволяет увеличивать ток- (участок be) без увеличения напряжения между анодом и катодом. Анодный ток 1 здесь все же меньше тока эмиссии катода, что достигается благодаря избыточному электронному объемному заряду у катода, создающему слабое тормозящее электрическое поле.

Наконец, в точке с ВАХ ток на аноде достигает значения тока термоэмиссии с катода. Дальнейшее повышение тока возможно только за счет роста катодного падения потенциала, вызьшающего усиление ионизации и появление ускоряющего поля у катода. Эмиссия на участке cd возрастает и из-за 7-процессов и из-за эффекта Шоттки.

25.7. ИСКРОВОЙ И КОРОННЫЙ РАЗРЯДЫ

Дуга, поддерживаемая от источника большой мощности, является стационарной сильноточной формой разряда. При использовании в качестве источника электропитания реактивного (обычно емкостного или индуктивно-емкостного) накопителя, холодных электродов и при высоких давлениях газа, равных или превышающих атмосферное, можно создать нестационарную форму сильноточного разряда - искровой разряд.

Искровой разряд развивается как импульс тока, кратковременно проходящий через газоразрядный промежуток. Длительность прохождения импульса тока и его амплитуда сильно зависят от параметров накопителя, в частности, они тем больше, чем больше емкость конденсатора.

В отличие от рассмотренных вьпле тлеющего или дугового разрядов свечение искрового разряда пространственно неоднородно. Оно имеет вид ряда ярких светящихся полосок, пронизьшающих разрядный промежуток, которые всегда начинаются на одном из электродов, но не обязательно заканчиваются на другом. Примером искрового разряда является молния.

Этапы развития искрового разряда зависят от параметров накопителя и источника электроэнергии. Наиболее часто используются накотштели, содержащие конденсаторы или длинные линии, подключенные параллельно газоразрядному промежутку и соединенные с источником питания через сравнительно высокоомное ограничивающее сопротивление. В этом случае после искрового пробоя напряжение на разрядном промежутке резко уменьшается и разряд прекращается. Затем в результате зарядки накопительного элемента напряжение на промежутке вновь возрастает и пробой повторяется. Таким образом искровой разряд может иметь форму повторяющихся импульсов, интенсивность и частота которых определяются параметрами цепи электропитания.

Рис- 25.13. Образование стримера в дуговом разряде

Рис. 25.14. Положительная корона

Напротив, при неограниченной мощности источника электропитания холодный катод промежутка нагревается за счет потерь джоулева тепла и начинает эмиттировать термоэлектроны. В результате разряд переходит из искровой формы в непрерывную дуговую.

Явления в искровом разряде хорошо объясняются стримерной теорией. Стримером назьшают светящееся образование ионизированных частиц высокой шотности, распространяющееся в разрядном промежутке со скоростью, значительно большей, чем у обычной электронной лавины. Образование отрицательного, т.е. зарождающегося на катоде, стримера иллюстрирует рис. 25.13. В результате выхода из катода/Г начального электрона зарождается электронно-ионная лавина (/), подобная тем, которые создаются при возникновении таунсендовского разряда. Поскольку сама лавина представляет собой область с высокой проводимостью (как при коротком замыкании части промежутка), напряженность электрического поля между ее головкой и анодом возрастает.

При высоких давлениях разрядная область имеет малое поперечное сечение, газ в этой сжатой (контрагированной) области в результате возбуждения и рекомбинации испускает фотоны. Распространяясь во все стороны, фотоны первой лавины становятся инициаторами новых лавин, однако наиболее вероятно зарождение вторичных лавин {11) в области перед головкой, где напряженность электрического поля максимальна. Вторичные лавины, в свою очередь, стимулируют появление третичных {III) и т.д. Указанные явления приводят к образованию стримера, который продвигается по направлению к аноду А со скоростью, много большей, чем скорость дрейфового движения электронов.

Еще одной формой разряда, возникающей при высоких давлениях газа, является коронный разряд. Для его существования необходимо, чтобы хотя бы один из электродов имел малый радиус кривизны, обеспечивающий появление области электрического поля с высокой неоднородностью. На рис. 25.14 схематически показана положительная корона. Здесь электрод малого радиуса г а - анод, внешний электрод с

радиусом г к - катод. Коронирующий слой локализован в щшиндриче-ском слое у анода с радиусом г с- Все пространство между электродами коронного разряда можно разбить на две области: коронирующий слой 1, примыкающий к электроду с малымрадиусом кривизны, в котором происходит ионизащ1я газа и формируется объемный заряд, внешнюю область 2, где происходит только перенос заряда, но не ионизация.

Рассмотрим вопрос о том, какой вид должна иметь ВАХ положительной короны. Увеличение тока приводит к образованию дополнительного положительного объемного заряда в коронирующем слое и к перестройке распределения потенциапа, аналогичной изображенной на рис. 25.9, которая снижает напряженность-электрического поля в ко-ронирующей анодной области. Поскольку с уменьшением Е падает и коэффициент 7?, то ионизация в коронирующем слое должна снизиться.

Вместе с тем при постоянном внешнем напряжении между электродами уменьшение падения напряжения в коронирующем слое обязательно приводит к увеличению падения напряжения во внешней области. Это перераспределение, однако, не сопровождается возникновением ионизации во внешней области, поскольку даже и при больших значениях напряженности поля Е коэффициент т? здесь по-прежнему практически равен нулю. Поэтому для увеличения тока требуется повысить внешнее напряжение, и ВАХ положительной короны оказывается возрастающей.

Анализ показывает, что электроны, дающие начало лавинам, образующим коронирующий слой, появляются не из катода, а зарождаются на катодной границе коронирующего слоя в результате фотоионизации атомов газа.

Контрольные вопросы и задания

1. Чем отличаются зшругие соударения от незшругих?

2. Как связано эффективное сечение соударений с длиной свободного пробега?

3. Какие частицы, попадая на катод, вызывают эмиссию в газовом разряде?

4. Что такое коэффициент подвижности?

5. В чем разница между диффузионным и дрейфовым движениями?

6. Каково условие возникновения самостоятельного разряда?

7. Какими постоянными величинами характеризуется нормальный тлеющий разряд?

8. Как меняется механизм эмиссии из катода при переходе из тлеющего в дуговой разряд?