Тихий разряд

Га́зовый разря́д — совокупность процессов, возникающих при протекании электрического тока через газы. Обычно протекание заметного тока становится возможным только после достаточной ионизации газа и образования плазмы.

Электрическим разрядом в газах называют прохождение электрического тока через газы, сопровождающегося возникновением и поддержанием ионизированного состояния газа в результате воздействия на него электрического поля. Электрические разряды в газах делятся на несамостоятельные и самостоятельные. Тихий разряд относят к несамостоятельным разрядам в газах.

На рисунке показаны вольт-амперные характеристики электрического разряда в неоне при давлении 1 мм рт. ст. между двумя плоскими электродами. Тихому разряду соответствует участки АB и А’B'.

Представим систему, состоящую из широкой трубки, заполненной газом при невысоком давлении (порядка 1 мм рт. ст.), на конце которой расположены два плоских электрода, подключённые к источнику постоянного напряжения ${\displaystyle V}$. При включении источника этого напряжения в трубке устанавливается электрическое поле, которое мы будем считать однородным:

${\displaystyle E={\frac {V}{d}}}$,

где ${\displaystyle d}$ — расстояние между электродами.

В результате, например, ионизирующего космического излучения вблизи катода появляются электроны, которые под воздействием электрического поля начинают двигаться к аноду. Не все электроны достигают анода — часть гибнет в результате столкновения со стенками трубки (поэтому в эксперименте выбирают широкую трубку), поглотиться электроотрицательной молекулой, прорекомбинировать. Чем сильнее электрическое поле, тем большая доля возникающих вблизи катода электродов достигает анода, то есть величина электрического тока ${\displaystyle I}$ будет выше. Существует пороговое напряжение ${\displaystyle V_{p}}$ для данной конфигурации системы, при котором почти все заряженные частицы, электроны и ионы, рождающиеся в объёме газового промежутка, будут достигать анода (или катода, в зависимости от знака заряда). Электрический ток достигает насыщения и перестаёт зависеть от величины прикладываемого к электродам напряжения. Величина тока насыщения зависит от скорости рождения заряженных частиц в объёме газового промежутка, интенсивности космического или другого ионизирующего газ излучения. Статическая вольт-амперная характеристика несамостоятельного разряда показана на рисунке 2.

При дальнейшем увеличении ускоряющего напряжения начинается ионизация нейтральных молекул газа под действием ударной ионизации электронами (или другими заряженными частицами), что приводит к росту электрического тока в газовом промежутке, что приводит к появлению темнового лавинного разряда Таунсенда (участок BC на рисунке 1), переходя в области самостоятельного электрического разряда. На рисунке ${\displaystyle V_{t}}$ — пороговое напряжение, ${\displaystyle I_{s}}$ — ток насыщения.