Механизм пробоя газов

Рассмотрим механизм пробоя газообразных диэлектриков. Даже при нормальных условиях в газах всегда содержится некоторое количество свободных заряженных частиц (электронов и ионов). Они постоянно возникают за счет фотоионизации молекул под действием солнечного, космического и радиоактивного излучений.

Предположим, что в какой-либо точке поля возник такой свободный электрон. Если напряженность поля между электродами достаточно велика, то свободный электрон, разгоняясь, приобретает кинетическую энергию, достаточную для ударной ионизации. При столкновении с молекулой он выбивает из нее положительный ион и еще один свободный электрон. Разгоняясь в электрическом поле, каждый из этих электронов в свою очередь ионизирует по молекуле, что приводит к образованию уже четырех свободных электронов (Рис. 5.3, а) и т.д.

Рис. 5.3. Схема образования лавины электронов (а), распределение зарядов в начальной и вторичных лавинах (б)

Процесс образования свободных электронов идет лавинообразно. Этот быстро нарастающий поток электронов называют лавиной электронов. Для того, чтобы произошел пробой газового промежутка, недостаточно возникновения одной лавины. Заряды разных знаков в лавине разделены (Рис. 5.3, б) и она одна не может сформировать плазменный канал, состоящий из смеси электронов и положительных ионов. Для возникновения плазменного канала необходимо появление новых вторичных лавин. Причиной их возникновения чаще всего бывает усиление поля перед первой лавиной, а также фотоионизация, вызванная излучением у головы этой лавины. После прохождения первой лавины электронов, за ней остается положительный пространственный заряд, в который втягиваются электроны вторичных лавин (Рис. 5.3, б). Это смешивание разноименных зарядов и приводит к образованию плазменного канала (искры) между электродами.