lab3:несамостоятельный_разряд

Это старая версия документа!


Рассмотрим промежуток между двумя электродами, к которому приложено напряжение от внешнего источника Промежуток заполнен газом, плотность которого достаточно высока (атмосферное или пониженное давление). Несамостоятельный разряд это — протекание тока через промежуток, существующее только при внешней ионизации газа.

В газе всегда имеются зараженные частицы, возникающие вследствие ионизации атомов и молекул космическим излучением. Выбитые из атома электроны достаточно быстро прилипают к ионам, в результате чего в результате каждого акта ионизации образуется пара «положительный ион - отрицательный ион», а до прилипания кратковременно существует пара «электрон-положительный ион». Противоположно заряженные частицы могут рекомбинировать между собой, снова образуя нейтральные частицы. В стационарном режиме в газе в среднем всегда существует определенное число заряженных частиц, которые и являются носителями тока в газовом промежутке. Поскольку мы говорим о достаточно плотном газе, в котором заряженные частицы постоянно стакиваются с нейтральными частицами, они не могут постоянно ускоряться, как при движении в вакууме, и приобретают в электрическом поле $E$ постоянную для каждого вида частиц скорость дрейфа $$v_{\pm}=\pm b_{\pm}E,$$ где $b$ — константа, называемая подвижностью, а $E$ — локальная величина электрического поля (это можно представить себе как движение тела, к которому приложена постоянная сила, в среде с трением, сила которой растет при увеличении скорости движения). Скорость дрейфа направлена вдоль поля для положительных частиц и в обратную сторону для отрицательных.

Вычислим ток в промежутке, учитывая, что в нем имеются только положительные и отрицательные ионы и что их плотность мала, то есть вероятностью рекомбинации положительных и отрицательных ионов можно пренебречь. В этом случае вектор плотности тока в промежутке можно записать таким образом $$ j=\sum j = en_+v_+-en_-v_-, $$ где учтено, что заряды $q_+=e$, а $q_-=-e$ (появление многозарядных ионов практически исключено). Подставляя одно выражение в другое получим $$ j= e(n_+b_+ n_-b_-)E. $$