低压气体直流击穿特性试验报告

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1、大连理工大学实验报告专业：学生姓名：学号：完成时间:低压气体直流击穿特性试验报告大连理工大学DalianUniversityofTechnology-II-大连理工大学实验报告摘要气体放电是指气体在电场作用下从产生载流子定向运动而导电的现象，是气体中的原子或者分子等中性粒子因为某种激励因素的作用而发生电离产生正负带电粒子的过程。不同工作条件下产生的气体放电现象，具有不同的放电特性，低气压气体的放电现象是研究最早的，理论最为成熟的，应用最为广泛的放电现象。气体放电通常称为非自持放电和自持放电，从非自持到自持放电的过渡

2、现象称为击穿过程。1672年，GottfriedWilhelm首次在旋转硫磺球上发现了人工条件下的电火花，揭示了气体放电的物理本质；1802年彼得洛夫发现了电弧放电；1889年Paschen研究了低气压放电的击穿现象，得到了击穿电压与气压和电极间隙的依赖关系，并找到了击穿电压的最小值，低气压气体击穿过程的试验规律研究获得了实质性进展。1903年汤森提出了气体击穿的汤森理论，得到了汤森击穿判据。这一理论在解释低气压气体击穿规律上获得了巨大成功，至今，这一理论仍然是适用的。关键词：气体放电；帕邢定律；放电击穿-I-大连

3、理工大学实验报告目录摘要II1.实验内容与原理12.实验仪器与设备13.实验方法与步骤24.实验数据与分析35.实验结果与讨论46.实验课后习题解答57.实验感悟6-1--II-大连理工大学实验报告1.实验内容与原理1.1实验原理(1)低气压气体击穿现象气体放电分为自持放电和非自持放电。非自持放电是指存在外电离原因的条件下才能维持的放电现象。自持放电是指没有外电离因素，放电现象能够在导电电场的支持下自主维持下去的放电过程。气体从非自持放电到自持放电的过度现象，成为气体的击穿。气体发生这种放电方式转化的电场强度称为击

4、穿场强，相应的放电电压称为击穿电压。(2)帕邢定律1889年帕邢研究了低气压（气压1-100Pa）放电的击穿现象，发现低气压气体在平行板电极条件下，其击穿电压Vs是气压和电极间隙之积Pd的函数，并找到了击穿电压的最小值，这一击穿电压与间距和气压乘积的函数关系称为帕邢定律。实验发现：击穿电压与Pd的函数在开始是非线性关系，先下降后上升一段，但后来是线性上升的；并且在特定的Pd值时，击穿电压有极小值，整条曲线成对勾状。对于所有的气体，在低气压范围内，其击穿电压与Pd值的函数曲线具有相似性，这就是帕邢定律的普适性。1.2

5、实验内容（1）设定电极间隙在8—9cm之间，测量氮气气压在（4-100Pa）范围的击穿电压数据。（2）计算帕邢参数，绘制氮气的帕邢曲线，找出最小击穿电压和最佳击穿条件。2.实验仪器与设备直流辉光等离子体实验装置：（1）放电管：用于实现氮气的击穿和放电。（2）放电电源：可以提供0—1500V的可调电压输出，为放电管提供电场。（3）-1-大连理工大学实验报告（1）氮气的送气与调节系统：为实验提供氩气，调节放电管的气压。（2）电压测量系统：基于二极管导通特性的击穿电压测量。（3）循环水冷却系统：为保持放电管的温度恒定，对

6、放电电极实施冷却。3.实验方法与步骤3.1实验方法本次实验主要是测量氮气气在4-100Pa气压下所对应的击穿电压，用所测得数据进行描点，然后拟合出帕邢曲线。测量时，将气压稳定在一个值，然后不断增大两极的电压，直至显示二极管两端的电压发生突变，记下突变前的两极电压，即作为该气压下氮气的击穿电压，每一个气压对应测量三次，取平均值即为该气压下氮气的击穿电压。3.2实验步骤(1)测量两电极之间间距。(2)检查放电管与电源电极之间的连接是否可靠；电源调压旋扭是否最小位置。气体流量调节旋扭是否最小位置。(3)打开电源开关；开启

7、循环水泵，检查循环水是否正常。(4)打开真空计开关。(5)开启机械泵，抽真空至2-3Pa。(6)调节流量计的通气流量，至放电管内气压增至10Pa。(7)实验仪的功能选择开关调至“击穿电压”测量档。(8)打开高压电源。(9)调节电源的电压输出，可以先快速调节，然后在快到击穿时缓慢调节电压，直至气体发生击穿现象。读取击穿时的电压．记录气压和电压的数值．把电压降至0V．在缓慢增加电压的过程中，时刻观察电压表和指示二极管管压降的指示．每个气压条件下，至少要重复3次测量，直到测得比较稳定的击穿电压。不同测量回合得到的击穿电压

8、变化要小于5%。(10)依次增加气体流量，每次增加10Pa，重复步骤(9)。直至气压达到100Pa，-4-大连理工大学实验报告这中间至少要测量8组数据。(11)减小气压至10Pa，重复步骤(9)。(12)依次减小气压，每隔2Pa，重复测量，直至4Pa，这中间至少测量4组数据。(13)实验完毕后，调节气体流量控制旋钮至最小位置，调节电压至最小值，依次关闭电压、