均勻電場中氣體的擊穿過程與氣體的相對密度δ和極間距離d的乘積δd有關。δd不同時，各種游離過程的強弱不同，空間電荷所起的作用也不同，因而放電的機理不同。湯遜根據均勻電場低氣壓條件下的放電實驗，提出了適合於δd值較小情況下氣體放電的電子崩理論（也稱為湯遜理論）。後來雷持、米克等人在試驗的基礎上又提出了適合於δd值較大情況下氣體放電的流注理論。這兩個理論互相補充，較好地說明了δd在較大範圍內的氣體放電過程。簡單說，電子崩就是電子在氣體中發生碰撞電離時的鏈式反應發展過程。電子崩，是一種電子學學科的一種專有名詞。
基本介紹
- 中文名：電子崩
- 外文名：Electron avalanche
電子崩的形成,電子崩的模型,
電子崩的形成
1.湯遜理論認為，δd 較小時氣體間隙的擊穿主要由電子的碰撞游離和正離子撞擊陰極表面造
成的表面游離所引起的。
2.電子在氣體中發生碰撞電離時的鏈式反應發展過程。一個電子在電場作用下由陰極向陽極運動時，將與氣體原子（或分子）碰撞，如果電場很強、電子的能量足夠大時,會發生碰撞電離，使原子分解為正離子和電子,此時空間出現兩個電子。這兩個電子又分別與兩個原子發生碰撞電離，出現4個自由電子。如此進行下去,空間中的自由電子將迅速增加，類似於電子雪崩，故名電子崩。因為離子的質量比電子的質量大10～10量級，電子向前“飛行”時，電離產生的正離子基本沒有移動。電子崩頭部是電子，留在後部的是正離子，形成正空間電荷。若有n0個初始電子在電場方向行進X距離後,碰撞電離產生的自由電子n將增加到n0e,即n=n0e。α是電子碰撞的電離係數，即一個電子行進單位長度產生的電子數。
電子崩的模型
氣體放電的電子碰撞電離理論由湯森首先提出,他認為電子碰撞電離作用是氣體放電時電流倍增的主要過程.當電場足夠強時,由於碰撞電離作用,氣體中電子數目迅速增加的過程,形象地稱為電子崩,其模型如圖1所示.當兩個很大的平行平板電極之間的空氣間隙僅幾個毫米時,可以將其間隙的外加電場Ea看作均勻電場.一個電子崩從陰極出發,沿著z軸方向朝陽極前進.擴散效應使得電子崩頭部的電子云呈球狀,由於電子漂移速度遠遠大於離子漂移速度,可以假設電子崩中的電子離開某處後,它們在該處電離產生的離子呆在原處保持不動.因此,可認為電子崩後面的離子分布在一個圓錐體內.由電子和離子產生的空間電荷場強烈畸變了原來的電場分布,電子崩頭部出現了大大增強的電場區,它進一步促使該電子崩急劇發展和大量的空間光電離及其二次電子崩,由氣體放電理論可知,當空間電荷電場可以與外加電場相比擬時,電極之間會迅速產生一個細電離通道———絲狀放電,放電由湯森模式轉化為流注模式。
電子崩的發展示意圖