Тази статия на Сандъците – Sandacite разглежда видовете газов разряд.

Съществуват различни видове електрически газови разряди. В зависимост от това, поради какви фактори се образуват в газа заредени частици, необходими за съществуването на разряда, се различават самостоятелни и несамостоятелни газови разряди.

Самостоятелният разряд се получава само под действието на електрическото напрежение и никакви други външни фактори не са необходими за поддържането на йонизацията на газа. Несамостоятелният разряд, освен приложеното електрическо напрежение, изисква и въздействието на някакви външни фак­тори, способни да йонизират газа. Те могат да бъдат например светлинни лъчи, радиоактивно излъчване, термоелектронна еми­сия от нагорещен електрод и др.

Да разгледаме основните видове разряди, използвани в йонните прибори.

Тъмният (или тихият) газов разряд се характеризира с малки гъстоти на тока от порядъка на микроампер на квадратен сантиметър и твърде малка гъстота на обемните заряди. По­лето, създадено от приложеното напрежение при тъмния разряд, практически не се изменя от обемните заряди, т. е. влиянието на последните може да се пренебрегне. Съпровождащото го светене на газа или е съвсем невидимо, или много слабо, с което се оправдава и наименованието на разряда. Тъмният разряд практически не се използва в йонните прибори, нами­ращи приложение в радиоелектрониката, но той предшества възникването на другите видове газови разряди.

Важно значение има тлеещият разряд, за който е харак­терно интензивно светене на газа около електродите, напомнящо светенето на тлеещо тяло. Гъстотата на тока при този вид газов разряд достига единици и десетки милиампери на квадратен сантиметър и се получават значителни обемни заряди, които влияят съще­ствено върху електрическото поле между електродите. Благо­дарение на действието на обемния заряд от положителните йони при тлеещия разряд почти цялото приложено напрежение пада върху участъка близо до повърхността на катода. Това падение на напрежение е значително по-голямо от напреже­нието, необходимо за йонизацията, и обикновено съставлява десетки или стотици волта. Разрядът се поддържа поради електронна емисия от катода при бомбардирането му с йони.. Този вид емисия е характерен за тлеещия газов разряд.

Основните прибори с тлеещ разряд са стабилитроните — йонни стабилизатори на напрежение, газосветещите лампи и тиратроните с тлеещ газов разряд със студен катод. Стабилитронът като лампа е разгледан подробно в ето тази наша статия:

Газов стабилитрон, газоразряден стабилизатор

При значително по-големи гъстоти на тока от тези при тлеещия разряд се получава дъгов разряд, който също има голямо приложение в съвременните йонни прибори. Към при­борите с дъгов разряд спадат газотроните и тиратроните с нагорещен катод, живачните вентили и игнитроните, които имат течен живачен катод.

Гъстотата на тока в дъговия разряд може да достигне до много ампери на квадратен сантиметър. Обемните заряди са значително по-големи от тези при тлеещия разряд и те влияят твърде силно върху процесите, които се извършват в газа. Големият ток, характерен за дъговия разряд, се поддържа обикновено чрез термоелектронна емисия на твърд нагорещен катод или електростатична (автоелектронна) емисия от течен живачен катод. При дъговия разряд за разлика от тлеещия разряд падението на напрежението, съсредоточено почти на­пълно около катода, има малка големина, не превишаваща стойността на напрежението за йонизация. За дъговия разряд е характерно малко падение на напрежението при голям ток. Този вид разряд винаги се съпровожда с твърде интензивно светене на газа.

Дъговият газов разряд има много разновидности. Той може да се извършва не само в разреден газ, но и при нормално или по­вишено атмосферно налягане. Например на всички е известна електрическата дъга, която служи като мощен източник на светлина в кинопрожекционните апарати и в прожекторите.

Значително сходство с дъговия разряд има искровият раз­ряд (на първата снимка), който представлява кратковременен (импулсен) електрически разряд при сравнително високо налягане на газа, например при нормално атмосферно налягане. Искрата обикновено се състои от редица отделни импулсни разряди, следващи един след друг с определена честота. Съществуват няколко различни видове искрови разряди. Някои от тях се използват в искровите разрядници, които служат за кратковременно затваряне на някои вериги, главно в импулсните устройства. Към тези разрядници спадат например тригатронът, който се използва в радиолокационните станции.

Съществуват също така високочестотни и свръхвисокочестотни газови разряди, които могат да възникнат в газа например под действието на променливо електромагнитно поле даже в случая, ако в газовия промеждутък няма тоководещи електроди. Разрядът в последният случай се нарича безелектроден.

За стабилизация на напрежение в някои йонни при­бори също така получава приложение и коронният газов разряд. Той се наблюдава при сравнително големи налягания на газа в случаите, когато поне един от електродите има твърде малък радиус на кривина (острие, тънка жичка и други подобни). Тогава полето между електродите се получава твърде неравномерно и около елек­трода с малък радиус, наречен корониращ електрод, напрег­натостта на полето е значително увеличена.

Коронният газов разряд възниква при някакво определено начално напрежение от порядъка на стотици или хиляди волта и се характеризира с токове от единица микроампер до 1 mA.

Разрядният промеждутък при коронния разряд има две характерни области: корониращ слой около корониращия елек­трод и останалата част, наречена външна област. В коронира­щия слой се извършва възбуждане и йонизация на атомите и се наблюдава светене на газа. Тъй като на практика обикно­вено се използува короната на анода, в този случай на грани­цата на корониращия слой и външната област възникват сво­бодни електрони поради обемна йонизация на газа от светлин­ните кванти (фотони), за източник на които служи корониращият слой. Лавинообразният поток от електрони се движи към анода и по пътя си възбужда и йонизира атомите.

Във външната област, която остава тъмна, не се извършва йонизация и възбуждане на атомите поради сравнително мал­ката напрегнатост на полето, а съществува само движение на частици, които имат заряд със същия знак както и на коро­ниращия електрод. Например при корониращ анод токът във външната област представлява движение само на положи­телни йони.

Тъй като възбуждането и йонизацията при коронния газов разряд стават само в една част на разрядния промеждутък, понякога се счита, че този вид разряд е непълен пробив на газа, тъй като за пълен пробив трябва да се счита искровият или дъго­вият разряд. При увеличаване на напрежението токът на ко­ронния разряд нараства, корониращият слой се разширява и в края на краищата разрядът преминава в искров, ако налягането на газа е значително, или в тлеещ, ако налягането на газа е ниско.