2014-02-02
398
Электрохимический пробой
Происходит при напряжениях < Епр диэлектрика. Для развития э/х пробоя нужно длительное время (103 - 108с). Связан с явлением электропроводности.
Причины (случаи) э/х пробоя
1) U_ или U ~ на НЧ: электрохимическое старение → rv ↓
2) ВЧ: (если) ионизация газа в закрытых порах → тепловой эффект и восстановление (в керамике) окислов металлов переменной валентности. Например, керамика, содержащая Ti: TiO2 (рутил). Э/х пробой также может наблюдаться во многих органических диэлектриках.
Сильно влияют электроды материалов (серебро способное диффундировать в керамику облегчает э/х пробой, в отличие от золота).
Наблюдается только электрический пробой.
В газе есть некоторое количество свободных ионов и электронов, которые под действием электрического поля начинают перемещаться к аноду. Важная рольпри пробое, особенно в начальной стадии, принадлежит электронам как частицам, имеющим намного большую подвижность, чем ионы
Электрон при соударении с молекулой передает ей часть своей энергии →
1) молекула ионизируется, из нее вылетает электрон → двигаются (разгоняясь в поле) 2 электрона, которые могут ионизировать 2 другие молекулы → «вылетают» 4 электрона → 8 электронов →…→ ударная ионизация → электронная лавина; или
2) молекула переходит в возбужденное состояние и отдает избыточную энергию в форме излучения – фотона, который может ионизировать другую молекулу→… → фотонная ионизация → канал с повышенной проводимостью (стример).
Фотоны, двигаясь со скоростью света (3•10 8 м/с), опережают электронные лавины и «столкнувшись» с нейтральными молекулами, ионизируют их, давая начало новым электронным («дочерним») лавинам.
Основная и дочерние лавины, двигаясь к аноду, растут, догоняют друг друга, сливаются и образуют электроотрицательный стример — цепочку электронных лавин, слившихся в единое целое. Также образуется поток из положительных ионов, который двигается в обратном направлении, образуя электроположительный стример. Подходя к катоду, положительные ионы, ударяясь о его поверхность, образуют светящееся катодное пятно, излучающее «вторичные» электроны. Положительный стример, заполняясь вторичными электронами и электронами, образующимися в результате электронной ударной ионизации и фотоионизации, превращается в сквозной канал газоразрядной плазмы. Электропроводность этого канала очень высока, и по нему устремляется ток короткого замыкания Iкз.
Образование плазменного газоразрядного канала фактически и есть пробой газов. Возникновение Iкз — следствие пробоя.
Малые давления: ↑ Р → ↑ вероятности столкновения электронов с молекулами газа из-за малой плотности газа → Eпр ↓
Большие давления: ↑ Р → ↓ длины свободного пробега электронов и
↓ вероятности актов ионизации → Eпр ↑
0.1 МПа - нормальное атмосферное давление.
↑ расстояния м/у электродами → ↑ вероятности столкновения электронов с молекулами газа → Eпр ↓
постоянное однородное поле
