Тихий разряд

Ти́хий разря́д — несамостоятельный электрический разряд в газах, возникающий под действием непрерывного потока ионизирующих частиц или внешнего облучения при малом напряжении между электродами.

Физические основы

Рис. 1. Вольт-амперные характеристики электрического разряда в неоне при давлении 1 мм рт. ст. между двумя плоскими электродами.
A, A': случайные импульсы, вызванные ионизирующим излучением от естественной радиоактивности и космического излучения;
A—B: ток насыщения от естественной ионизации;
B—C: темновой лавинный разряд Таунсенда;
C—D: самостоятельный разряд Таунсенда;
E, E': область неустойчивости, коронный разряд;
E—F: субнормальный тлеющий разряд;
G: граница нормального тлеющего разряда;
H: аномальный тлеющий разряд;
I: нестабильная область, переход тлеющего разряда в дуговой разряд;
J: дуговой разряд с отрицательным дифференциальным сопротивлением;
K: развитая электрическая дуга.

Га́зовый разря́д — совокупность процессов, возникающих при протекании электрического тока через газы. Обычно протекание заметного тока становится возможным только после достаточной ионизации газа и образования плазмы.

Файл:ВАХ несамостоятельного разряда в газах.svg

Рис. 2. Статическая ВАХ несамостоятельного разряда в газах

Электрическим разрядом в газах называют прохождение электрического тока через газы, сопровождающегося возникновением и поддержанием ионизированного состояния газа в результате воздействия на него электрического поля. Электрические разряды в газах делятся на несамостоятельные и самостоятельные. Тихий разряд относят к несамостоятельным разрядам в газах.

На рисунке показаны вольт-амперные характеристики электрического разряда в неоне при давлении 1 мм рт. ст. между двумя плоскими электродами. Тихому разряду соответствует участки АB и А’B'.

Представим систему, состоящую из широкой трубки, заполненной газом при невысоком давлении (порядка 1 мм рт. ст.), на конце которой расположены два плоских электрода, подключённые к источнику постоянного напряжения $V$. При включении источника этого напряжения в трубке устанавливается электрическое поле, которое мы будем считать однородным:

$E={\frac {V}{d}}$,

где $d$ — расстояние между электродами.

В результате, например, ионизирующего космического излучения вблизи катода появляются электроны, которые под воздействием электрического поля начинают двигаться к аноду. Не все электроны достигают анода — часть гибнет в результате столкновения со стенками трубки (поэтому в эксперименте выбирают широкую трубку), поглотиться электроотрицательной молекулой, прорекомбинировать. Чем сильнее электрическое поле, тем большая доля возникающих вблизи катода электродов достигает анода, то есть величина электрического тока $I$ будет выше. Существует пороговое напряжение $V_{p}$ для данной конфигурации системы, при котором почти все заряженные частицы, электроны и ионы, рождающиеся в объёме газового промежутка, будут достигать анода (или катода, в зависимости от знака заряда). Электрический ток достигает насыщения и перестаёт зависеть от величины прикладываемого к электродам напряжения. Величина тока насыщения зависит от скорости рождения заряженных частиц в объёме газового промежутка, интенсивности космического или другого ионизирующего газ излучения. Статическая вольт-амперная характеристика несамостоятельного разряда показана на рисунке 2.

При дальнейшем увеличении ускоряющего напряжения начинается ионизация нейтральных молекул газа под действием ударной ионизации электронами (или другими заряженными частицами), что приводит к росту электрического тока в газовом промежутке, что приводит к появлению темнового лавинного разряда Таунсенда (участок BC на рисунке 1), переходя в области самостоятельного электрического разряда. На рисунке $V_{t}$ — пороговое напряжение, $I_{s}$ — ток насыщения.

Литература

• Капцов Н. А. Коронный разряд и его применение в электрофильтрах. — Москва, Ленинград : Гостехиздат, 1947.
• Шидловский В. П. Введение в динамику разреженного газа. — Москва : Наука, 1965.
• Левитов В. И. Корона переменного тока. Вопросы теории, методов исследования и практических характеристик — Москва : Энергия, 1975.
• Кошмаров Ю. А., Рыжов Ю. А. Прикладная динамика разреженного газа. — Москва : Машиностроение, 1977.
• Берд Г. Молекулярная газовая динамика. — Москва : Мир, 1981.
• Райзер Ю. П. Физика газового разряда. — Москва : Наука, 1992.
• Соколова М. В. Коронный разряд в газах // Энциклопедия низкотемпературной плазмы. Т. 2 — Москва : Наука, 2000.
• Сивухин Д. В. Общий курс физики. Т. 3. Электричество. — Москва : Физматлит, 2014.

Ссылки

• Тензорезистивный эффект
• Тихий разряд // Большая советская энциклопедия : в 30 т. / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978.

Одним из источников, использованных при создании данной статьи, является статья из википроекта «Рувики» («ruwiki.ru») под названием «Тихий разряд», расположенная по адресу: — «https://ru.ruwiki.ru/wiki/Тихий_разряд» Материал указанной статьи полностью или частично использован в Циклопедии по лицензии CC-BY-SA 4.0 и более поздних версий. Всем участникам Рувики предлагается прочитать материал «Почему Циклопедия?».