Импульсный разряд

ИМПУЛЬСНЫЙ РАЗРЯД, электрический разряд в диэлектрической среде (вакууме, газах, жидкостях и твёрдых диэлектриках), возникающий при воздействии кратковременного импульса напряжения, длительность которого сравнима или меньше длительности установления стационарной формы горения разряда. Время протекания импульсного разряда условно делят на предпробойную стадию (время запаздывания t₃) и стадию пробоя. Время запаздывания пробоя - это интервал от момента приложения к межэлектродному промежутку напряжения статического пробоя U_CT до начала спада напряжения на электродах.

Для импульсного разряда в газе интервал t₃ условно разбивают на статистическое время запаздывания t_c, в течение которого в межэлектродном промежутке (обычно на катоде) появляется хотя бы один электрон, вызывающий развитие электронной лавины, и время формирования пробоя t_ф (t₃ = t_c + t_ф). Принудительно инициируя электроны, например, облучая межэлектродный зазор, можно добиться выполнения условия t_c << t_ф. Тогда длительность предпробойной стадии t₃ определяется превышением прикладываемого к промежутку напряжения U₀ над U_CT. Это превышение характеризуется так называемым коэффициентом импульса β = (U₀ - U_CT)/U_CT.

При β ≥1 и отсутствии принудительного инициирования электронов в ряде случаев для импульсного разряда в газе t₃≈t_c. В таких условиях измерения t₃ позволяют судить о статистике возникновения инициирующих электронов в межэлектродном промежутке.

Механизм формирования импульсного разряда в газе и особенности его горения в стадии пробоя в значительной степени определяются условиями развития первичных электронных лавин (смотри Лавина электронная). В условиях U₀ ≈ U_CT (β = 0) внешнее электрическое поле обычно не искажается пространственным зарядом первичной электронной лавины. Разряд развивается за счёт вторичных и последующих лавин, которые инициируются электронами, выбитыми с поверхности катода при её бомбардировке ионами и фотонами. Такой механизм развития пробоя называют таунсендовским. В результате пробоя при низких давлениях формируется стационарный тлеющий разряд, а при повышенных давлениях - искровой.

Для повышенных напряжений U₀ (β ≥0,2) характерен однолавинный механизм пробоя. В этом случае электронная лавина на длине меньшей межэлектродного расстояния набирает критическая число электронов N_κ, что способствует быстрому распространению в направлении анода и катода слабопроводящих плазменных образований (стримеров). На стадии пробоя такие образования формируют высокопроводящий искровой канал.

Если разряд инициируется большим числом электронов, то возможно взаимное пространственное перекрытие электронных лавин ещё до того, как число электронов N в лавине достигает N_κ. При этом в начальной стадии пробоя в широком диапазоне изменений β реализуется тлеющий разряд, который через 10^-7-10^-6 с переходит в искровой.

Импульсный  разряд  широко применяется для создания специальных источников света (лампы для оптической накачки лазеров, эталонные источники света и др.), в газоразрядной электронике, электротехнике.

Лит.: Мик Д., Крэгс Д. Электрический пробой в газах. М., 1960; Ушаков В. Я. Импульсный электрический пробой жидкостей. Томск, 1975; Месяц Г. А., Проскуровский Д. И. Импульсный электрический разряд в вакууме. Новосиб., 1984; Королев Ю. Д., Месяц Г. А. Физика импульсного пробоя газов. М., 1991.