Лавинно-стримерный переход. Структура стримера. Головка стримера. Катодонаправленный и анодонаправленный стримеры при импульсном воздействии напряжения, страница 5

При напряжении, превышающем минимально необходимое для пробоя промежутка, значение α велико и критическая длина лавины меньше расстояния между электродамточка лавинно-стримерного перехода достигается раньше, чем лавина приблизится к и противоэлектроду.(x_кp<L). B этом случае становится возможным развитие стримера от катода. На фронте лавины  поле значительно усиливается и становится возможной фотоионизация в результате возбуждения положительных ионов. Развитие разряда при x_кp<L показанов этом случае показано схематически на рис.унке 7.

Естественно, что в этом случае лавина может развиться до критической длины, даже если начальный электрон возникнет не у катода, а в промежутке.

Катодонаправленный и анодонаправленный стримеры при импульсном воздействии напряжения.

Мы видели, что сСвойства стримера сильно зависят от того, к электроду какой полярности они направлены. Обычно называют катодонаправленный стример положительным, анодонаправленный – отрицательным. Такие названия оправданы тем, что у положительного стримера на головке сосредоточен положительный заряд, а у отрицательного – отрицательный.

На рисунке 85 показаны характерные кадры.

Отрицательные стримеры значительно короче положительных, границы канала  очерчены нерезко, ветвятся они мало. Распространяются преимущественно вдоль силовых линий.

Положительные стримеры активно ветвятся, резко поворачивают.

Рисунок 85. Отрицательные стримеры (слева) и положительные стримеры (справа). Радиус сферы 2,5 мм, расстояние от сферы до плоского электрода 20 см. Напряжение 120 кВ.

Возможно следующее объяснение разницы в поведении стримеров.

Электроны, образованные в результате фотоионизации, могут появляться на значительном расстоянии от головки. Если стример положительный, такие электроны притягиваются к положительно заряженной головке и, таким образом, перемещаются в область все более и более сильного электрического поля. Возникает быстро растущая лавина. Головка отрицательного стримера оказывает на электроны противоположное действие – электроны отталкиваются от нее, уходя в область со слабым полем.

В результате электроны, образованные в результате фотоионизации, мало участвуют в процессе распространения в случае отрицательного стримера. Развитие стримера происходит за счет электронов на фронте стримера и «обычного» механизма ионизации электронным ударом.

Естественно при этом, что отрицательный стример распространяется хуже – в нем не работает механизм, которых обеспечивает хорошее распространение положительного стримера. Ветвление положительного стримера объясняется тем, что электроны фотоионизации образуются на значительном расстоянии от головки. Они образуются в случайных точках, в результате канал может ветвится и сильно поворачивать.

Рисунок 96. Положительный и отрицательный стримеры. Разница в поведении электронов фотоионизации.

Стримеры при импульсном и постоянном напряжении.

При постоянном напряжении не играет роли, сколько займет стримерный процесс. Однако при импульсном воздействии характерные времена становятся важны. При этом интерес обычно вызывает время от включения напряжения до момента, когда стример достигнет противоэлектрода – именно в этот момент стример становится опасен.

Время процесса складывается из трех слагаемых.

Время ожидания затравочного электрона τ_e. Появление затравочного электрона – случайный процесс, потому в случае, когда оно играет заметную роль, в характеристиках стримеров на опыте появляется статистический разброс.

Время ожидания электрона можно регулировать – при наличии ионизующего устройства, например, ультрафиолетовой лампы.

Проведем оценку времени ожидания затравочного электрона для сферического отрицательного электрода с удаленной землей. Будем считать основным механизмом такой – положительные ионы, образованные в воздухе космическим излучением, после включения напряжения вытягиваются на электрод, и происходит вторичная эмиссия электронов с поверхности металла.