8.2.2. Процесс развития самостоятельного разряда

Процесс развития самостоятельного разряда является многостадийным. В самом начале возникновения самостоятельного разряда возникает первая электронная лавина, которая за время 10^-7–10^-8 с проходит к аноду и оставляет за собой облако положительных ионов, так как ионы двигаются (к катоду) медленно. Объемный заряд положительных ионов искажает поле внутри разрядного промежутка.

П осле второй лавины поле еще сильнее искажается. При этом у анода поле становится слабее и эта область слабого поля у анода расширяется от лавины к лавине. Почти все поле «стягивается» к катоду.

Таким образом, почти все падение напряжения будет находиться вблизи катода. Анод как бы продвигается к катоду (А₁, А₂, А₃). С каждой лавиной расстояние между анодом и катодом становится все меньше и меньше: d₃<d₂<d₁<d.

Коэффициент ионизационного нарастания μ зависит от произведения αd. При стягивании электрического поля к катоду d – уменьшается, а α – увеличивается. Действительно, уменьшение d вызывает увеличение отношения (за счет увеличения Ɛ), а увеличение приводит к увеличению α согласно полученному нами ранее соотношению .

Итак, при стягивании поля к катоду значение α – увеличивается, а расстояние d – уменьшается. Поэтому трудно сказать – как при стягивании поля к катоду изменяется произведение αd? Увеличивается или уменьшается? Рассмотрим этот вопрос более детально.

Д ля этого рассмотрим зависимость величины от отношения .

При увеличении (=x) увеличивается (=y). При этом

, (25)

как видно из рисунка, увеличивается на участке 0M. В точке M величина достигает максимального значения. Следовательно, согласно (25) и произведение αd в этой точке максимально. Вместе с ним здесь максимально и ионизационное нарастание !

После точки M произведение αd, а, следовательно, и μ уменьшаются. Таким образом, мы видим, что ионизационное нарастание μ сначала растет до некоторого максимального значения в точке M, а затем уменьшается.

8.2.3. Развитие и установление самостоятельного разряда

Рассмотрим теперь процессы развития и установления самостоятельного разряда.

Допустим, что приложено такое напряжение V, и, следовательно поле , при котором произведение αd такое, что μ=1 (точка «В»). Тогда возникает лавина – первая лавина и анод «продвигается» к катоду, а увеличивается. Увеличение влечет за собой увеличение произведения αd и ионизационного нарастания μ. Таким образом, точка «В» является неустойчивой – в ней разряд не задерживается. Со следующими лавинами поле все сильнее и сильнее стягивается к катоду, а αd и μ – увеличиваются, достигают максимума в точке «М», а затем уменьшаются. Это уменьшение ионизационного нарастания μ происходит до тех пор, пока не станет удовлетворяться условие μ=1 (точка «С»). В точке «С» разряд будет устойчивым (!). Действительно, если поле будет дальше стягиваться, то величина μ будет меньше единицы. Поэтому лавина будет ослабевать, а поле станет растягиваться (объемный заряд будет рассасываться), то есть будет уменьшаться и система вернется в точку «С», где μ=1.