1. Введение

Газоразрядные приборы тлеющего разряда состоят из двух или большего количества ненакаливаемых электродов, помещённых в стеклянную колбу, наполненную газом при пониженном давлении (1-100 мм рт.ст.). Приборы тлеющего разряда могут быть неуправляемыми - стабилитроны, индикаторные (неоновые) лампочки, лампы. цифровой, буквенной или знаковой индикации, линейные аналоговые индикаторы, защитные разрядники, и управляемыми – тиратроны с холодным катодом.

Приборы тлеющего разряда по сравнению с электронными лампами и даже полупроводниковыми приборами имеют следующие преимущества.

1

Рис.9.1. Вольтамперная характеристика тлеющего разряда

. Отсутствие накала катода делает эти приборы экономичными и более надёжными, чем лампы (срок службы достигает десятков тысяч часов).

2. Простота устройства и применение деталей из недефицитных материалов упрощает технологию производства и удешевляет приборы.

3. Яркое свечение, всегда сопровождающее работу приборов тлеющего разряда, облегчает визуальную индикацию и контроль за работой аппаратуры на этих приборах.

4. Приборы тлеющего разряда устойчивы к перегрузкам, могут работать в широком диапазоне температур и при высоком уровне радиации.

5. Некоторые функции, например, измерение постоянного тока, могут быть выполнены только газоразрядными приборами.

Если к двум электродам, расположенным в колбе при понеженном давлении газа, приложить постоянное напряжение, то сначала через прибор потечёт очень слабый ток (10^-15-10^-10А). Этот начальный ток создаётся носителями заряда (электронами и ионами), которые непрерывно рождаются в объёме прибора за счёт космических лучей, фотоэмиссии с поверхностей электродов или незначительного числа термоэлектронов, и разряд в газе будет несамостоятельным. При увеличении напряжения эти начальные электроны, ускоряясь электрическим полем, начнут ионизировать атомы газа. Если число образованных одним электроном на пути до анода положительных ионов станет таким, что эти ионы, достигая катода, вызовут выход не менее одного электрона, разряд становится самостоятельным. Напряжение на приборе при этом называется напряжением зажигания U₃.

После зажигания самостоятельного разряда напряжение на электродах уменьшается и устанавливается, если ограничить силу тока, нормальный тлеющий разряд (механизм тлеющего разряда описан в работе №10). Нормальный тлеющий разряд характерен тем, что не вся поверхность катода участвует в разряде. По мере увеличения тока разряда площадь поверхности катода, участвующей в разряде, увеличивается пропорционально силе тока разряда. Плотность тока и напряжение горения в этом режиме остаются почти постоянными (рис.9.1). Эти свойства тлеющего разряда используются для стабилизации напряжения, а также в аналоговых линейных индикаторах для измерения силы тока. В аномальном тлеющем разряде (2) вся поверхность катода участвует в разряде (покрыта свечением) и с ростом тока разряда увеличивается плотность тока и напряжение горения разряда. В режиме аномального разряда работают лампы цифровой, буквенной и знаковой индикации. В этих лампах используется то свойство тлеющего разряда, что отрицательное свечение имеет такую же форму, как и катод. Поэтому если выбрать давление газа таким, чтобы положительный столб разряда отсутствовал, конфигурация отрицательного свечения, видимого через стеклянный баллон лампы, повторяет форму катода (определенную цифру, букву или знак).