气体放电管+结构与+参数.pdf

气体放电管结构与与参数及其测试方法参数及其测试方法

•气体放电原理

•气体放电管的结构及其组成

•气体放电管的电气参数特性

•气体放电管耐流特性

•气体放电管典型保护原理及应用
一一、、、气体放电管交流放电过程气体放电管交流放电过程

a.电压电流随时间关系图b.放电管伏安特性图

Vs:击穿电压(Spark-overvoltage)
Vgl:辉光电压(Glowvoltage)
Va:弧光电压(Arcvoltage)
Ve:息弧电压(Extinctionvoltage)
G:辉光放电区(Glowmoderange)
A:弧光放电区(Arcmoderange)
一一、、、气体放电微观过气体放电微观过
程

EPCOS04/20041
一一、、、气体放电微观过程气体放电微观过程

EPCOS04/20041
一一、、、气体放电管微观放电过程气体放电管微观放电过程---汤生放电

气体放电分为两大类：非自持放电和自持放电，放电从非自持过渡到自持的现象称为气体击穿。
这种放电现象与理论是本世纪初由科学家汤生提出的。
非自持放电是指在存在外致电源的条件下放电才能维持的现象；
自持放电是指去掉外致电离源的情况下放电仍能维持的想象。
T0区区：：剩余电离粒子和电子在电场的作用下定向运动，电流从零开始
逐渐增加，当极间电场足够大时，所有带电粒子都可到达电极，这时
电流到达某一最大值。由于剩余电离产生的带电粒子密度一般很弱，
所以T0区域饱和电流值仍然很小（约10^-12A量级)。

T1区：阴极发射的电子在电场的作用下获得足够的能量，它们与气体
分子碰撞并产生电离，导致带电粒子增加，放电电流随之上升。

T2区区：：电子与气体分子碰撞产生正离子，电流进一步增大。
这里从阴极发射的最原始的电子是由某种光电效应产生的，如果这种
光电效应突然消失，那么汤生放电区域的电流会立即中断，所以这种
属于非自持放电。

当作用在放电管两端的电压大于某一临界值Vs时，放电管的电流会突
然迅速上升，如此时移去外界电离源放电会照旧维持，气体出现某种
类型的自持放电，如辉光放电和弧光放电。这时气体产生了击穿或着
火，其临界电压值Vs就称为击穿电压。
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一一、、、气体放电管微观放电过程气体放电管微观放电过程---汤生放电

汤生放电理论就是在此放电基础上引入三系数来描述由电子和正离子产生气体电离的
机理：：汤生第一电离系数汤生第一电离系数αα，，，汤生第二电离系数汤生第二电离系数ββ，，，以及汤生第三电离系数以及汤生第三电离系数γγ。。

电子和中性粒子使之电离的αα过程对放电起主要作用过程对放电起主要作用。

第三系数γγ又称正离子的表面电离系数又称正离子的表面电离系数，，表示每个正离子打在阴极上所引起的次级电表示每个正离子打在阴极上所引起的次级电
子发射数。

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一一、、、气体放电管击穿气体放电管击穿---帕邢定律

气体击穿后的放电形式与电极形状、、极间距离极间距离、、气压以及外电路的特性有关气压以及外电路的特性有关，，在气体在气体
种类和阴极材料都确定的情况下，，式中式中A,B,γγ都是常数都是常数，，可见可见Vs仅是pd乘积的
函数，，实验已经充分的证明了这一点实验已经充分的证明了这一点，Vs随pd的变化规律关系称为帕邢定
律律。。。即在放电空间里即在放电空间里，，气体的击穿电压只是气压和极距乘积的函数气体的击穿电压只是气压和极距乘积的函数。

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一一、、、气体放电管击穿气体放电管击穿---潘宁效应（penningeffect)

实验发现，，在适当的良种气体组成的混合气体中在适当的良种气体组成的混合气体中，，它的着火电压会低于单种气体的着它的着火电压会低于单种气体的着
火电压，，目前在氩目前在氩-汞以及氖-氩混合气体中都发现了这种现象，，这种效应称为潘宁效这种效应称为潘宁效
应应。。。可用简式表示可用简式表示：

实验证明，A的激发能越接近B的电离能，，这种激发转移几率越大这种激发转移几率越大。。另外另外，，混合气体混合气体
的碰撞截面积是单质气体的10倍以上，，这导致发生碰撞转移的几率也大这导致发生碰撞转移的几率也大，，由此可见潘由此可见潘
宁效应对降低着火电压的作用。

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一一、、、气体放电管放电过程气体放电管放电过程---辉光放电

辉光放电是一种重要的放电形式，，是汤生放电的进一步发展是汤生放电的进一步发展，，主要区别在于辉光放电主要区别在于辉光放电
有较大的电流。。因放电管出现特有的光辉而得名因放电管出现特有的光辉而得名，，辉光放电可分为亚辉光辉光放电可分为亚辉光、、正常辉光正常辉光
及反常辉光放电三种类型。
辉光放电是一种自持放电，，放电电流大小为毫安级放电电流大小为毫安级，，它是靠正离子轰击阴