在通常情況下氣體的自由電荷極少，是良好的絕緣體。但是由於某些原因氣體中的分子發生了電離，它便可以導電，這種現象稱為氣體導電或氣體放電。
基本介紹
- 中文名：氣體導電
- 外文名：Gas conductive
- 領域：工程技術
- 學科：電力工程
原理,詳細解釋,自然現象,導電條件,分類,被激導電,自持導電,輝光放電,弧光放電,火花放電,電暈放電,套用,
原理
詳細解釋
在通常情況下氣體分子是電中性的，但在地面放射性元素的輻照以及紫外線和宇宙射線等的作用下，或多或少總有一些氣體分子或原子被電離，即原來是電中性的氣體分子或原子分離為一個電子和一個帶正電的離子。此外，在有些燈管內，通電的燈絲也會發射電子。當在燈管兩端的電極間加上一定的電壓時，外加電壓迫使這些電子和正離子各向陽極和陰極運動，不過此時燈管內的正離子和電子為數甚少，故所形成的電流十分微弱，在通常情況下可以忽略不計。但是，若燈管中的氣體相當稀薄但不是真空，燈管兩端電極上加的電壓足夠高，則電子在向陽極運動的過程中可以得到很大的動能，它們和中性氣體相碰撞時，可以使中性分子電離，即所謂碰撞電離，即氣體導電是電離，導電能力不是由具有固定特性的材料決定的。同時，在正離子向陰極運動時，由於以很大的速度撞到陰極上，還可能從陰極表面上打出電子來，這種現象稱為二次電子發射。碰撞電離和二次電子發射使氣體中在很短的時間內出現了大量的電子和正離子。在外電壓作用下這些電子和正離子向相反的方向運動。氣體中就有了電流通過。
自然現象
雷雨時天空中的閃電就是空氣被擊穿形成的。
導電條件
通常情況氣體導電是在稀薄氣體中發生。常壓氣體不易導電，在比較高的真空中因為電子和離子不易碰到中性粒子，故也不能發生氣體電流。上述的氣體電離導電均屬自激放電。但只靠這種碰撞電離不能長久維持自激放電，因為碰撞產生的所有電子都要向陽極運動，到了陽極便停止了。要想長久地維持放電，必須使陰極不斷地提供電子。一般陰極均裝有能發射電子的燈絲。
分類
被激導電
為使兩極之間的氣體能夠導電，可用外加手段使之電離。例如：用紫外線， X射線或各种放射性射線照射，或者用火焰將氣體加熱都可使氣體電離。這些能使氣體發生電離的物質統稱電離劑。電離劑GV在電離劑的作用下，氣體不斷產生正負電子對，此過程為電離過程。產生的正負離子對相遇時重新結合為中性分子，此過程為複合過程。在外電場的作用下離子遷移到電極上，在那裡與電極上的異號電荷中和。當電場增到足夠大時，離子的定向速度很大，還未來得及複合就被E趨到電極上，達到飽和電流。在上述導電過程中，如果把電離劑撤除，氣中的離子很快消失，電流中止。亦即導電過程必須靠電離劑來維持，故稱為氣體的被激導電。
自持導電
當兩極電壓增加到某一數值後，氣體中的電流突然加劇，這是即時撤去電離劑導電過程仍能維持。這種情形稱為氣體的自持導電。當氣體由被激導電過渡到自持導電時，我們說氣體被擊穿（或點燃），使氣體擊穿的電壓為擊穿電壓。自持導電中參與導電的帶電粒子其來源有以下幾種正負離子在電場中已獲得相當大的動能，致使他們的各種碰撞過程足以產生新的離子。主要是電子與中性分子的碰撞，使後者電離，這樣的過程鏈鎖式地發展下去，形成簇射。獲得較大動能的正離子轟擊陰極，產生了二次電子發射。當氣體中電流密度很大時，還會使陰極溫度升高而產生熱電子發射。自持導電因條件不同，採取輝光放電，弧光放電，火花放電，電暈放電等不同的形式。
輝光放電
低壓氣體中顯示輝光的氣體放電現象。在置有板狀電極的玻璃管內充入低壓氣體或蒸氣，當兩極間電壓較高時，稀薄氣體中的殘餘正離子在電場中加速，有足夠的動能轟擊陰極，產生二次電子，經簇射過程產生更多的帶電粒子，使氣體導電。輝光放電的特徵是電流強度較小，溫度不高，故電管內有特殊的亮區和暗區，呈現瑰麗的發光現象。輝光放電的主要套用是利用其發光效應（如霓虹燈，日光燈）以及正常輝光放電的穩壓效應（如氖穩壓管）。
弧光放電
弧光放電伴有強烈的弧光並產生高溫的一種氣體放電。如在大氣中先把兩個電源為10V電壓的兩極相接觸，然後慢慢拉開，即可產生弧光放電。其特點是極間電阻小，電壓不高，電流卻很強。當電流增大時，兩極間電壓則下降，並能發出強烈的光和熱。電弧可作為強光源如弧光燈，或強熱源如電弧爐。
火花放電
由於空氣或其他電介質材料突然被擊穿，引起帶有瞬間閃光的短期放電現象。由於空氣被擊穿後突然由絕緣體變成導體，電流將迅速增大。火花放電常伴有爆裂聲並具有間歇性。雷電就是自然界中大規模的火花放電現象。在其他條件不變時，引起火花放電的擊穿電壓完全取決於電極形狀及其間距離。
電暈放電
_在曲率半徑很大的尖端電極附近，由於局部電場強度超過氣體的電離場強，使氣體發生電離和激勵，因而出現電暈放電。發生電暈時在電極周圍可以看到光亮，並伴有噝噝聲。電暈放電可以是相對穩定的放電形式，也可以是不均勻電場間隙擊穿過程中的早期發展階段。
電暈放電的形成機制因尖端電極的極性不同而有區別，這主要是由於電暈放電時空間電荷的積累和分布狀況不同所造成的。在直流電壓作用下，負極性電暈或正極性電暈均在尖端電極附近聚集起空間電荷。在負極性電暈中，當電子引起碰撞電離後，電子被驅往遠離尖端電極的空間，並形成負離子，在靠近電極表面則聚集起正離子。
電場繼續加強時，正離子被吸進電極，此時出現一脈衝電暈電流，負離子則擴散到間隙空間。此後又重複開始下一個電離及帶電粒子運動過程。如此循環，以致出現許多脈衝形式的電暈電流，電暈放電可以在大氣壓下工作，但需要足夠高的電壓以增加電暈部位的電場。利用電暈放電可以進行靜電除塵，污水處理，空氣淨化等。地面上的樹木等尖端物體在大地電場作用下的電暈放電是參與大氣電平衡的重要環節。海洋表面濺射水滴上出現的電暈放電可促進海洋中有機物的生成，還可能是地球遠古大氣中生物前合成胺基酸的有效放電形式之一。
極光是由太陽輻射的帶電粒子沿地磁場線沉降到極地上空引起的電暈放電。
