平面電極是實驗室常用的研究電極，或稱平板電極。電極材料從背面引出導線後，周圍用絕緣材料密封，僅露出一個平面與電解液形成界面，一般為圓形，直徑從幾厘米小至幾微米。
基本介紹
- 中文名：平面電極
- 外文名：Planar electrode
- 別稱：平板電極
- 套用：便於擴散過程的理論處理
平面電極元件,平面電極的脈衝擊穿,平面電極型觸發真空開關,
平面電極元件
將長方形的L/b減小，磁阻效應
也就變大，零磁場的電阻
變小，但由磁場而引起的阻值的變化量
不會變大。往往以電壓的變化來作為實際的輸出，而電壓的變化用
與電流的乘積來表示。為了加大磁阻效應，就要使電阻變大。從原理上講，把L/b小的元件多個串聯，就能解決問題。儘管這樣的結構較好，但是製作困難，不太實用。
平面電極元件的結構如下圖所示，電極配置成平面狀。這種結構的磁阻效應比在元件的端面上配置電極的結構要稍差一些，但可套用鍍膜技術和光刻技術，在同一塊基片上同時、大量製造這種元件。
平面電極元件的結構通常以研磨或鍍膜的辦法製成InSb（銻化銦）薄膜。使用研磨方法時，是將單晶體研磨成厚度約為10μm的性能良好的元件。不過，要將單晶體研磨成薄片，其技術難度大。對於真空鍍膜來說，由於能獲得小於1μm的薄膜，所以阻值會增加。儘管真空鍍膜的膜比單晶膜的電子遷移率小很多，磁阻效應也要小，但是生產率高，價格低廉。
平面電極的脈衝擊穿
採用納秒矩形電壓脈衝研究真空間隙電擊穿的方法，比起最常採用緩慢變化電壓進行研究的方法具有一系列優點。首先，這個方法可以對擊穿發展的時間特性進行定量的研究；其次，由於電壓加到間隙上的時間很短，可以大大降低甚至排除一系列慢過程（遷移過程、擴散過程、機械過程、吸附過程等）對擊穿的影響；第三，出現了在更高電場情況下進行實驗的可能性。
為了獲取具有快前沿的短形高壓脈衝，採用放電迴路寄生參數小的脈衝電壓發生器，其迴路的儲能元件將通過快動作開關對負載放電。這種開關最常採用壓縮氣體的火花開關，而作為線路的形成元件和傳輸元件，則採用高壓同軸線。
平面電極型觸發真空開關
平面電極型觸發真空開關的結構如下圖所示，其結構與一般的觸發火花間隙開關相似，均由三個電極構成；不同的是電極所處的環境不同。觸發真空開關的三個電極通常密封於高真空環境中，而火花間隙開關的三個電極通常處於大氣或一定壓力的氣體環境中。觸發真空開關主要由陽極A、陰極C、觸發極T、絕緣外殼J和禁止套S構成。電極材料大多採用真空冶煉的去氣銅，但也有採用不鏽鋼或銅鎢合金的。由於沒有接觸問題，觸發真空開關對電極材料的要求比真空斷路器要低。禁止套的作用是靜電禁止和保護絕緣外殼不受電弧的直接作用和金屬蒸汽的沉積污染。絕緣外殼主要用於電極間的絕緣與同定，同時還起真空密封作用。絕緣外殼可採用玻璃或陶瓷等材料。當採用玻璃作絕緣外殼時，有利於直接觀察開關的工作情況，但其機械強度相對較差；當採用陶瓷材料製作絕緣外殼時，其具有良好的絕緣性能和較高的機械強度，但成本較高，且不便於觀察開關的工作情況。
平面電極型觸發真空開關的結構觸發極是觸發真空開關的關鍵部件。不同的觸發方式、觸髮結構、觸發電路及觸發能量對觸發真空開關的導通性能和壽命有重要影響。曾經試用過的觸發方式有三種，即電火花觸發（電漿觸發）、電子束觸發和雷射束觸發。電火花觸發又包括沿面放電的火花觸發（沿絕緣物體表面、半導體材料表面、金屬氫化或氧化物表面和金屬膜表面）和間隙擊穿火花觸發。沿面放電的火花觸發要求的觸發電壓較低（千伏級），容易實現也比較穩定；而間隙擊穿的火花觸發要求的觸發電壓高（幾十千伏），但開關時延及分散性較小。電子束及雷射束觸發方式適用於開關動作極為迅速、觸發系統與主電路不能有電氣聯繫的特殊套用場合。
觸發真空開關的工作過程一般可分為觸發及導通兩個階段。又可細分為觸發、導通、熄滅和恢復四個過程。觸發過程實際上是為高強度絕緣的真空主電極間隙提供帶電粒子或電漿；主間隙在擊穿之後的導通主要是靠能量在電極表面的聚積引起材料的蒸發（金屬蒸氣）和電離產生電弧來維持（導通時的電弧為金屬電漿電弧，而不是一般氣體電離產生電漿電弧）。
熄滅是指電弧的熄滅，即開關間隙的截止。電弧的熄滅一般是依賴主電路電流的自然過零或振盪過零來實現的。隨著主電流的下降，金屬電漿的再生速率下降，當主電流降到零，輸入功率降到零，電漿的再生速率小於其複合速率時，電弧熄滅，開關進入截止狀態；但是當主電路放電的振盪頻率很高（兆赫茲以上），使極間電漿的再生速率大於其複合速率時，即使電流過零，開關也不能進入截止狀態。這種情況會一直持續到放電能量完全被消耗完時，開關的導通狀態才能結束。
此外，在電弧熄滅過程中，如果放電間隙中的介電強度在外加電壓到來之前真空絕緣性能恢復，此時即使外加電壓後也不足以出現擊穿，則可以認為開關已恢復到原來狀態。對於觸發真空開關而言，其真空絕緣性能的恢復速率可高達10~24kV/μs。
