擊穿是由於極間帶電粒子的碰少撞使氣體電離及倍增過程所致,當低於氣體擊穿的壓強下限時,取一級近似,在10-5~10-10托的範圍內觀察到放電,這種現象稱為真空擊穿。
基本介紹
- 中文名：真空擊穿
- 初始條件：高真空的初始條件
- 穿場強：穿場強達1.3MV/cm
- 分散性：分散性較大
簡介,氣體放電擊穿與真空擊穿,引發機制,
簡介
在高真空的初始條件下，即電子和粒子的平均自由程大於電極間隙距離，以致間隙空間的碰撞電離可以忽略時，電極間施加很高的電壓而引起的自持放電過程。高真空間隙是一種強度很高的絕緣間隙，其擊穿場強達1.3MV/cm，廣泛地用於真空斷路器、粒子加速器和電子管等設備中。真空間隙的擊穿常常是破壞性的和不可逆轉的，會破壞電極。真空間隙的擊穿電壓大致與間隙距離的平方根成正比。真空間隙的擊穿電壓與電極材料、表面光潔度和純淨度等多種因素有關，因而分散性較大。
氣體放電擊穿與真空擊穿
真空中電極間的電壓過高時,就會發生電擊穿。電擊穿有兩種主要形式,即氣體放電擊穿與真空擊穿。
真空擊穿時，空間氣體密度很低,帶電粒子在極間碰撞產生的氣體電離的倍增作用並不足以維持放電。那末,擊穿的觸發源必然來自表面效應和極間粒子的交換過程。這是由於在真空擊穿過程中所存在的大電流載體,歸根結底為數量足夠的金屬蒸氣、氣體或電漿。它們來源於電極表面的局部過熱和升華。
氣體放電擊穿與真空擊穿在機理上存在著相當大的差異。一般認為,真空擊穿是與壓強無關的。但嚴格說來,真空擊穿與壓強仍有一定的關係,因為影響真空擊穿的一些效應,諸如表面吸附、正離子對陰極發射區的轟擊、高能負離子的電荷剝離等現象都與壓強有關,並影響到擊穿電壓與預擊穿現象。當然,真空擊穿還取決於許多工藝因素,如電極材料、表面狀態、極間距離、電壓脈衝長度等。
引發機制
對於真空擊穿的引發機制,依據電極的間距大小與表面狀態等因素提出過各種解釋,公認的主要有: (1 )場發射現象, (2 )微放電現象, ( 3)微粒現象。
場致引發的機制有兩種基本看法:(1)陰極引發,由於陰極本身場致發射電流的焦耳熱,使陰極微突起產生暴發性蒸散而引發擊穿。這可能是小間隙發生擊穿的原因。( 2)陽極引發,陰極上發射中心所發射的電子轟擊陽極,使陽極釋放出大量氣體和金屬蒸氣而引發擊穿。這將是大間隙發生擊穿的原因。在很寬的間隙範圍內測定擊穿時,發現大間隙擊穿所需的陰極場強反而比小間隙時要低。原因是陰極的冷發射使陽極釋出離子而回轟陰極,由於大間隙電壓高,離子能量大,能使陰極在較低的電場作用下產生更為豐富的發射,因此陽極弓}發電壓比陰極引發電壓低得多。
粒子交換理論：為了解釋大間隙導電和擊穿現象提出了這一假設。早期有關微放電引發的概念很簡單,認為只要間隙內離子交換係數EF值大於1 * ,則放電電流將無限增長,直至導致擊穿。
微粒引發的擊穿過程：電極系統中往往有些微粒(或稱小塊)可能是疏鬆地粘附於電極表面或飛入極間的外來材料,也可能是弱鍵的電極材料本身。在靜電場作用下,這些微粒感應帶電,並被拉過間隙,以足夠高的能量轟擊相反極性的對面電極,經過一系列微粒現象而最終導致擊穿。
