Основные виды газовых разрядов применяемых в источниках и генераторах плазмы, их особенности, страница 9

Необходимо отметить, что зависимость называемая кривой Пашена (рисунок 2.6-7.13.) это зависимость напряжения зажигания самостоятельного разряда. Левая нисходящая ветвь объясняется следующим образом.

Для возникновения самостоятельного разряда необходимо, чтобы число носителей заряда было не ниже некоторого критического значения, тогда ускоряясь в приложенном к разрядному промежутку поля и сталкиваясь с нейтральными атомами и производя их ионизацию, заряженные частицы, поддерживают эту самую критическую концентрацию, т.е. компенсируют процессы, приводящие к ее уменьшению. При уменьшении d требуется более высокая напряженность т.к. частицам необходимо более быстро набрать энергию достаточную для ионизации. С уменьшением давления снижается вероятность столкновения ускорившейся частицы с нейтральным атомом. Эти то процессы и приводят к росту напряжения зажигания при малых pd. Миновав оптимум (т.е. минимум) напряжения, кривая переходит на восходящую ветвь, обусловленную затратами энергии на ионизацию, которые будут расти как с ростом расстояния между электродами так и с ростом давления в межэлектродном промежутке.

В несамостоятельных разрядах, поддерживаемых эмиссией с катода при достаточных токах эмиссии, кривая Пашена не реализуется. ВАХ такого разряда начинается практически с нуля и т.д. Если же в несамостоятельном разряде уменьшать ток эмиссии, то его ВАХ будет видоизменяться и соответственно, переход к самостоятельному разряду будет происходить при несколько более высоких значениях U. Если эмиссия с катода не может обеспечить поддержание разряда, то погаснувший разряд можно будет зажечь при уже гораздо больших значениях, хотя и более низких, чем для разряда без эмиссии. При полном отсутствии эмиссии с катода напряжение зажигания будет соответствовать кривой Пашена. Таким образом, в координатах U-I начальная стадия ВАХ в зависимости от тока эмиссии с катода будет видоизменяться. Нужно отметить, что замагничивание электронов в разряде приводит к снижению напряжения зажигания разряда.

2.6-7.3. Внутреннее сопротивление источника плазмы, его связь с ВАХ.

Понятие внутреннего сопротивления известно еще из курса физики средней школы, применительно к внутреннему сопротивлению источников тока и напряжения, а так же некоторых элементов цепи, как пассивных (резистор) так и активных (емкость, индуктивность). В институтских курсах это понятие было распространено на прочие элементы и устройства входящие в электрические цепи, как постоянного, так и переменного тока.

Внутреннее сопротивление любого элемента, который можно представить двухполюсником, это, согласно закону Ома для участка цепи, величина, связывающая напряжение и ток элемента при каких-то условиях. В общем случае это можно записать как:

,                                                      (2.6-7.7.)

для цепи постоянного тока, или использовать еще более общую запись:

,                                                (2.6-7.8.)

Z_вн - это внутренний импеданс рассматриваемого двухполюсника.

Внутренний импеданс элемента в общем случае является функцией многих переменных. Прежде всего, напряжения и тока, но это в явном виде. А в неявном он является также функцией частотных и временных свойств элемента и большей или меньшей совокупности факторов внешнего воздействия для данного элемента в наиболее широком смысле этого понятия, т.е. это может быть зависимость от характеристик внешней, по отношению к элементу цепи, и прямое воздействие внешних факторов на данный элемент (температура, давление, влажность, освещенность, радиация). Понятно, что работать с полной совокупностью ФВВ на элемент при анализе его функционирования практически невозможно, т. к. задача получается чрезмерно многосвязной. Поэтому следуют предположения и упрощения применительно к конкретному рассматриваемому случаю.