高电压技术中的气体放电及其应用分析

马占远

摘要：文章从基本原理、基础条件、明显特点这几方面入手，对气体放电的主要内容进行了分析，并以此强调气体放电现象的应用价值以及应用场景广泛性。在此基础上，选取电力工程、工业生产这两种专业领域为应用场景，对气体放电在高电压技术中的具体应用展开探究。

关键词：气体放电;高电压技术;气压击穿

引言：若是在气体中加设电场，则原本自然状态下气体中包含着的带电粒子会发生移动，极容易引发气体放电现象，在电极间隙内生成导线电流。当前，多个领域对气体放电现象进行应用，值得深入探究。

一、气体放电的主要内容分析

（一）气体放电的概述

对于干燥状态的气体而言，其绝缘性能更为明显，然而，一旦气体内存在自由带电粒子，那么气体就会由绝缘体转变为电的导体。在这样的情况下，将两个电极设置于气体中，并在电极上附加电压，就能够在气体中观察到电流通过，上述过程即为气体放电。

（二）气体放电的条件

对于氣体放电来说，想要促使这种现象发生，就需要实现气压击穿。一般情况下，自持放电模式、非自持放电模式可以视为目前气体放电中的两种形式，在气体等离子体的生成过程中，要求促使非自持放电模式逐步变更为自持放电模式。在非自持放电模式中，必须要保证外在电离源得到切实加设。以紫外线灯照射放电管为例进行说明，在此过程中，选定放电管，将其放置于紫外线灯可以有效照射的范围内，同时在电极位置引入电压。依托上述操作处理，能够促进带电离子发生改变，逐步变更为电流，并形成气体放电现象。在此过程中，若是剔除外在电离源的支持，则无法促使带电粒子的生成，也不会形成气体放电现象。与非自持放电有所不同的是，即便剔除外在电离源的支持，自持放电依然可以形成气体放电现象，换言之，自持放电与是否配置外在电离源之间并没有直接性关系[1]。如果不存在外加电场，则气体分子、带电粒子在实际的运动过程中，难以切实维持在有序状态下，具体而言，外加电场的应用是保证气体分子、带电粒子运动有序性的前提;在外加电场缺失的状态下，气体分子、带电粒子做出无序运动。将低电压加设在电极区域，受到电场的影响作用，离子、电子均展开定向运动，以此促进电流数值逐渐增高，并推动电压增强;当电极之间的电压提升至临界数值时，电流转入增速运动状态，因此不需要外在电离源的支持依然能够达到放电效果。

（三）气体放电的特点

对于气体放电来说，其主要具备以下几项特点：第一，在气体放电过程中，可见辐射与非可见辐射均呈现出较为强烈的状态，所以在当前照明与电信号指示方面得到深入应用。第二，在气体放电过程中，所生成的电离气体化学活性更为理想。第三，气体放电的电子学特性表现出较高的水平，包括开关特性更为显著、稳压特性理想且具备负阻特性。第四，在气体放电过程中，所生成的电离气体导电性能维持在偏高水平，因此在当前可以作为优质导流导体投入实际应用。第五，在气体放电过程中，能够促使物质生成溅射现象，在溅射镀膜等方面得到广泛应用。

二、气体放电在高电压技术中的具体应用探究

（一）电力工程中气体放电的应用

电力工程中所包含着的电场大部分包含在非均匀电场的范畴内，在雷击等因素的影响下，间隙击穿会生成明显程度偏高的极性效应，促使放电时延有所延长。在实际的电力工程施工过程中，若是电压存在着不足的缺陷，那么在整个间隙击穿过程中，产生局部放电现象的概率大幅提升，包括电晕放电等等。在这样的情况下，能量损耗会表现出增高的状态，且更为容易出现设备损坏。而通过在实际的电力工程中引入电气放电，就可以达到限制电晕放电等问题发生的效果。

在多间隙气体放电管内，如果存在着雷电流，那么在阴极会生成强度水平偏高的电场，在这样的情况下，电极位置能够汇聚起更为充足的等离子体;等离子体原本存在于阴极位降区域，受到电场的影响，这些等离子体逐渐向着阳极发生移动，能够生成电流;同时，在负辉区阴极会发生位降变化，从而加速电子与气体原子展开碰撞行为，即提速碰撞过程由此促使电离现象生成;在法拉暗区域，所拥有的电子数量出于较低水平，基于这样的情况，气体原子的激发难度大幅上升，一般难以实现对气体原子的有效激发;正柱区域内包含场强常数。一旦在阳极位置出现雷电流，那么在多间隙气体放电管的内部，能够更加容易的观察到高压电容短路现象的发生，基于此，高电位可以在相对较短的时间内向放电管电极方向转移，即电位传递;对于电容来说，其主要与第一极气体放电单元保持在良好连接水平，这就导致能够在阴极与阳极之间检测到明显的电位差，促使间隙击穿现象出现，能量泄放;第二极气体放电单元会在此状态下转入导通状态，随后第三极气体放电单元也实现导通，从而促使雷电流得以有效泄放。依托上述流程的落实，可以在更短的时间条件下，促使放电管的状态恢复至高阻抗水平。

（二）工业生产中气体放电的应用

大气压辉光放电中所包含着的击穿电压普遍维持在较低水平，放电稳定性更强，且在一定尺度内，放电的均匀程度更为明显，活性粒子浓度也保持在较高水平，整个过程的实现也不需要提前将环境设定为真空环境。基于这样的优势，大气压辉光放电在当前的工业生产中得到了较为广泛的应用。辉光放电是一种稳定性偏高的放电形式，以日光灯（白色光）来说，其中就应用了辉光放电形式。实践中，选取两个平板电极，将其加设在圆形玻璃管内并分别设置在圆管两端区域;在圆管内通入合适气体，以此保证两端电极之间具有一定电压;当电极间电压增高、且满足击穿电压条件时，击穿气体、电流增大[2]。

同时，在外电路电阻限流作用的支持下，放电现象在辉光放电区域内始终维持在高稳定性状态。基于这样的情况，在当前的工业生产领域引入气体放电现象展开等离子显示屏生产制造的操作更为常见。依托微型放电单元构成的各个像素点，结合氙气混合气体放电，迅速产生等离子辐射效应，多种颜色得以在屏幕上显示。气体放电在目前的真空镀膜生产中也得到深入应用，实践中，利用等离子体展开靶材轰击操作，生成靶材原子与离子，并由此在待覆膜构件表面生成一层薄膜。非热力平衡时，等离子所具备着的电子能量维持在相对较高的水平，为化学键的断裂提供充足能量支持，基于此，依托低温等离子体实施构件表面处理，迅速变更相应构件表面的物理性质、化学性质，从而生成致密性与粗糙程度更强的交联层;依托含氧极性集团的应用，还能够使得相应材料所具备的特定发生改变，通常情况下，材料的亲水性、相容性、黏结性等均受到不同程度的改善。在当前的工业焊接领域，气体放电现象也得到良好应用，如弧光放电工艺等等，整体焊接速度更快且质量水平理想。总体而言，在当前的工业生产领域，气体放电已然得到广泛且深入性应用。

总结：综上所述，气体放电要求从非自持放电转化为自持放电，以此促使气体由绝缘体转变为电的导体。在气体放电过程中，可见辐射与非可见辐射均呈现出较为强烈的状态，所生成的电离气体化学活性、导电性能更为理想，因此在当前得到广泛应用，特别是在电力工程领域以及工业生产领域中，气体放电现象的应用极为常见。随着科学技术的持续性升级，气体放电的应用前景表现出更为广阔的状态。

参考文献：

[1]蔡懿卿，鱼江南，李建权.基于光散射法的气体放电生成气溶胶粒径大小影响因素研究[J].电子世界，2021（15）：107-109.

[2]何欣洁.高电压技术中的气体放电及其应用探析[J].电子测试，2019（20）：31-32.