Пробой газообразных диэлектриков

Газообразные диэлектрики обладают высокими электроизоляционными свойствами только при низких напряжениях. При высоком напряжении начинается ударная ионизация газов, проводимость газа резко возрастает. Для пробоя газа необходим хотя бы один запальный или возбуждённый электрон. При движении этот электрон сталкивается с молекулой, выбивает из неё электрон, который в последствие тоже становится запальным, а молекула распадается на ионы. Перемещаясь от катода к аноду, эти электроны производят ударную ионизацию, в результате чего возникает первичная электронная лавина. На пути следования лавины образуется канал, состоящий из электронов и положительных ионов, плотность которых лавинно увеличивается. Иногда электрон, сталкиваясь с молекулой, отдаёт ей энергию, но при этом не происходит ионизации, электрон возвращается в невозбуждённое состояние, а энергия выделяется в виде кванта света. Двигаясь со скоростью света, фотоны производят ионизацию других молекул, обгоняют первичную лавину и образуют вторичную лавину. Этот процесс длится, пока не произойдёт пробой. Отдельные лавины между собой сливаются, образуя сплошной канал. Подвижные электроны, двигаясь к аноду, образуют стример. Область вблизи стримера превращается в высокопроводящую плазму, состоящую из положительных ионов и электронов. Стример имеет вид острия, когда он достигает катода, то электропроводящий канал замыкается. На поверхности катода образуются катодное пятно, излучающее электроны, которые, двигаясь к аноду, образуют искровой разряд. Для пробоя газов в однородном поле характерна зависимость электронной плотности от плотности газа.

Также электрическая плотность зависит от температуры, давления (рис.1.25), расстояния между электродами (рис.1.26).

При пробое газа в неоднородном поле возникает частичный заряд в виде короны. Корона возникает в тех местах, где напряжённость поля достигает своего критического значения и начинается ударная ионизация. Происходит неполный пробой газа. Корона переходит в искровой разряд, а затем в дугу. Разряд, происходящий в воздухе у поверхности диэлектрика, называется перекрытием или поверхностным разрядом. Происходит при напряжении меньшим, чем пробивное напряжение самого диэлектрика. На разрядное напряжение влияет частота, форма электродов, давление воздуха, чистота поверхности диэлектрика.