Виды электрического разряда в газах

Электрические разряды в газе делятся на две группы: несамостоятельные разряды и самостоятельные разряды.
Несамостоятельным разрядом называется электрический разряд, требующий для своего поддержания образования в разрядном промежутке заряженных частиц под действием внешних факторов (внешнего воздействия на газ или электроды, увеличивающего концентрацию заряженных частиц в объеме).
Самостоятельным разрядом называется электрический разряд, существующий под действием приложенного к электродам напряжения и не требующий для своего поддержания образования заряженных частиц за счет действия других внешних факторов.
Если разрядную трубку с двумя плоскими холодными электродами наполнить газом и включить в электрическую цепь, содержащую источник э. д. с. Еа и балластный резистор R (рис. 3-21, а), то в зависимости от протекающего через трубку тока (устанавливаемого подбором сопротивления R) в ней возникают различные виды разряда, характеризующиеся разными физическими процессами в объеме газа, разным характером свечения и разными величинами падения напряжения на разряде. На рис. 3-21,6 приведена полная вольт-амперная характеристика такой разрядной трубки. Участки ее, соответствующие различным видам разряда, отделены друг от друга пунктирными линиями и пронумерованы. В табл. 3-14 указаны основные особенности различных видов разряда.
Приведенная на рис. 3-21,6 вольт-амперная характеристика не включает в себя видов разряда, возникающих при высоких давлениях, а именно искрового, коронного (см. раздел) и безэлектродного высокочастотного.

Таблица 3.14 Характеристика основных видов разряда
№ области по рис. 3-21	Название разряда	Элементарные процессы в объеме	Элементарные процессы на катоде	Применение
I	Несамостоятельный темный разряд	Электрическое поле определяется геометрией н потенциалами ограничивающих разряд поверхностей. Объемный заряд мал и не искажает электрическое поле. Ток создается зарядами, возникающими под действием посторонних ионизаторов (космическое и радиоактивное излучения, фотоионизация и др.) Происходит газовое усиление в результате ионизации атомов газа движущимися к аноду электронами.	Приходящие из разряда ионы рекомбинируют с электронами катода. Возможны слабая эмиссия электронов из катода под действием света (при активированных катодах), а также электронная эмиссия под действием положительных ионов.	Газонаполненные фотоэлементы, счетчики и ионизационные камеры.
II	Самостоятельный темный разряд	Объемный заряд мал и слабо искажает распределение потенциала между электродами. Имеют место возбуждение и ионизация атомов при соударениях с ними электронов, ведущие к развитию электронных лавин и потоков ионов к катоду. Выполняется условие самостоятельности разряда. Присутствие посторонних ионизаторов не обязательно. Свечение газа чрезвычайно слабое, не наблюдаемое глазом.	Интенсивная эмиссия из катода под действием положительных ионов, обеспечивающая существование разряда.
III	Переходная форма разряда от темного к тлеющему	Интенсивные электронные лавины приводят к процессам возбуждения и ионизации в прианодной области. Около анода наблюдается свечение газа. Объемный за ряд электронов частично скомпенсирован ионами, особенно в прианодной области.	Эмиссия электронов из катода под действием положительных ионов.
IV	Нормальный тлеющий разряд	Формируются характерные участки разряда: прикатодная область с большим падением потенциала и столб разряда, в котором объемные заряды компенсированы и напряженность поля невелика. Газ в столбе разряда находится в состоянии, называемом плазмой Характерно постоянство при изменении тока, а также давления газа. Величина определяется родом газа и материалом катода. Ярко светящаяся пленка газа у поверхности катода. Свечением покрыт не весь катод. Площадь свечения пропорциональна току	Эмиссия электронов из катода под действием положительных ионов, метастабильных и быстрых нейтральных атомов, фотоэмиссия под действием излучения разряда.	Стабилитроны, тиратроны тлеющего разряда, декатроны, индикаторные приборы, газосветные трубки.
V	Аномальный тлеющий разряд	По физике процесс аналогичен нормальному тлеющему разряду. Катодное свечение покрывает весь катод. Увеличение тока сопровождается ростом плотности тока на катоде и катодного падения потенциала .	Процессы на катоде аналогичны процессам при нормальном тлеющем разряде.	Индикаторные лампы, очистка деталей катодным распылением, получение тонких пленок.
VI	Переходная форма разряда от тлеющего к дуговому	Процессы в столбе разряда качественно аналогичны тлеющему разряду. Катодная область заметно сужается Возникают местные участки сильного нагрева катода.	Добавляется процесс термоэлектронной эмиссии (при тугоплавком катоде) или электростатической эмиссии (при ртутном катоде).	Разрядники.
VII	Дуговой разряд	Участок катодного падения потенциала имеет малую протяженность. Величина мала - порядка потенциала ионизации газа, заполняющего прибор. Процессы в столбе разряда качественно аналогичны процессам в столбе тлеющего разряда. Столб разряда светящийся. При высоких давлениях столб стягивается к оси разряда, образуя "шнур".	а) При катодах из тугоплавких материалов - термоэлектронная эмиссия из катодного пятна, представляющего собой сильно накаленный вследствие ионной бомбардировки участок катода б) При ртутном или легкоплавком катоде электростатическая эмиссия под действием электрического поля, возникающего между катодом и вплотную к нему подходящим облаком ионов	Газосветные лампы высокого давления, ртутные вентили, дуговая сварка металлов, дуговые электрические печи.