Коэффициенты ударной и поверхностной ионизации

В сильных полях электропроводность диэлектриков, как было показано, определяется по преимуществу ионизационными процессами. Для этих процессов существенное значение имеют ионизационные коэффициенты. Для газов — это коэффициент ударной ионизации электронами α и коэффициент ионизации на катоде g. Ионизационные коэффициенты зависят от характера диэлектриков, от материала и конфигурации электродов, а также от других факторов.

Для газообразных диэлектриков коэффициент α связан с напряженностью ноля и давлением. Таунсендом, а впоследствии и другими исследователями был экспериментально оценен коэффициент α. Брались два плоских электрода, и измерялся ток ударной ионизации разряда между электродами. Катод облучался слабым ультрафиолетовым излучением с таким расчетом, чтобы плотность тока с катода не превышала 10^-14 а/см². В противном случае между электродами в результате ударной ионизации появлялся значительный объемный заряд, который нарушал однородность поля. По измерениям тока между электродами из выражения

определялся a.

На Рис. 5‑20 представлена зависимость для воздуха. Эту зависимость трудно аппроксимировать одной формулой. Для отдельных участков кривой, приведенной на рисунке, можно рекомендовать следующие выражения:

1. Участок, где

в/см×мм рт.ст.

; ; .

2. Участок, где в/см×мм рт.ст.

; ; .

3. Участок, где = 176 + 200 в/см×мм рт. ст. Зависимость не может быть представлена более или менее простым выражением.

4. Участок, где = 200 — 1000 в/см×мм рт.ст.

Рис. 5‑20 Зависимость для воздуха

; ; .

Коэффициент g определяется также из выражения для тока разряда между плоскими электродами

.

При этом имеют дело с более мощным разрядом, чтобы были значительны g -процессы.

Величина g зависит от состояния поверхности катода и его материала. Чем меньше шероховатость катода и чем больше работа выхода электронов для материала катода, тем меньше коэффициент g.

Табл. 5‑2. Значения коэффициентов g Газ --> Материал катода Ar H2 Не Воздух N2 Ne А1 Си Fe 0,12 0,06 0,06 0,1 0,05 0,06 0,02 0,015 0,035 0,025 0,02 0,1 0,065 0,06 0,052 0,022

В Табл. 5‑2 приведены экспериментально найденные значения коэффициентов g для некоторых веществ.

Определение коэффициента a для каменной соли было проведено на импульсах длиной около 0,1 мкс.

Рис. 5‑21. Зависимость для каменной соли (по А.А. Воробьеву, Г.А. Воробьеву и В.А. Кострыгину)

На графике удобнее откладывать обратную величину . Эта зависимость (Рис. 5‑21) удовлетворительно описывается уравнением

[см],

где Е— измеряется в вольтах на сантиметр.

Значения a для NaCI на три порядка превосходят значения a для воздуха при атмосферном давлении. Плотность кристалла NaCI примерно в 2000 раз превосходит плотность воздуха. Коэффициент a возрастает быстрее, чем плотность диэлектрика.