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電源適配器電弧特性

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電源適配器電弧特性

    本文將對(duì)電源適配器氣體中的電弧特性做更深一步的討論。雖然這并不一定有必要，但對(duì)一個(gè)設(shè)計(jì)韓國(guó)電源適配器鎮(zhèn)流器的工程師在某些時(shí)候做出的某些決定還是很有參考價(jià)值的。對(duì)氣體導(dǎo)電特性的集中研究始于19世紀(jì)。這也導(dǎo)致了人們對(duì)電子的屬性和本質(zhì)的深入了解，以及對(duì)原子結(jié)構(gòu)的初步認(rèn)識(shí)和X射線在醫(yī)用診斷上的運(yùn)用。
帕邢在1889年研究了在空氣中的一對(duì)電極之間，直流擊穿電壓和氣體壓力的函數(shù)關(guān)系。他采用的球形電極的直徑遠(yuǎn)大于兩個(gè)電極之間的距離，這就避免了在尖端或邊緣附近產(chǎn)生很高的電壓梯度。他得出的結(jié)論，也就是著名的帕邢曲線，如圖16。6所示。當(dāng)兩個(gè)電極之間相隔0。3~0。5cm時(shí)，在一個(gè)大氣壓下?lián)舸╇妷航咏?000V。隨著氣壓的下降，擊穿電壓將會(huì)持續(xù)下降到300V左右的最低點(diǎn)，之后又迅速上升。其他氣體也表現(xiàn)出相同的特性，只是最低擊穿電壓點(diǎn)的臨界氣壓有所不同。


    帕邢定律為上文提到的現(xiàn)象提供了一個(gè)實(shí)驗(yàn)解釋，即碰撞電離。在高氣壓下，原子之間的平均距離（即平均自由程）很小。這樣，當(dāng)一個(gè)電子或正離子被電場(chǎng)加速到足夠大的速度去電離一個(gè)中性原子之前，就會(huì)和其他原子相碰撞。隨著氣體壓力的下降，平均自由程將加大，電子或正離子就會(huì)在碰撞前通過(guò)一段更長(zhǎng)的距離進(jìn)行加速，從而積累了足夠的速度。在最終碰撞時(shí)，它們就擁有足夠的能量去電離原子，這樣便產(chǎn)生了載流子的雪崩效應(yīng)，從而引發(fā)了電弧。

12V充電器在直流電壓下的電弧特性
    早在19世紀(jì)末，物理學(xué)家們就研究了在直流電壓下電極電弧放電的可見(jiàn)光特性。他們?cè)缙诘膶?shí)驗(yàn)，將冷發(fā)射的固體電極放在玻璃燈管的兩端，然后將一個(gè)幾百伏的高壓通過(guò)一個(gè)限流電阻加到電極的兩端。
    當(dāng)管內(nèi)的氣壓下降到足夠低時(shí)，他們觀測(cè)到亮暗相間的區(qū)域從陰極延伸到陽(yáng)極，如圖所示。從陰極附近開(kāi)始，首先可以看到一小段發(fā)光的區(qū)域CG，緊接著是一段很長(zhǎng)的黑暗隔離區(qū)CDS，再接著是一段更長(zhǎng)的發(fā)光區(qū)NG，隨后是一段等長(zhǎng)的黑暗區(qū)FDS，在其之后靠近陽(yáng)極的則是一段亮暗交替的光帶PC。這些區(qū)域就順序命名為陰極光區(qū)（CG）、克魯克斯（ Crookes）黑暗區(qū)（CDS）、負(fù)極光區(qū)（NG）、法拉第黑暗區(qū)（FDS），以及正弧柱區(qū)（PC）。


對(duì)以上現(xiàn)象可做如下解釋。
     隨著壓力降低到接近帕邢曲線上壓力的最低點(diǎn)時(shí)，雜散的自由電子（它們是由字宙射線或陰極的高電壓梯度產(chǎn)生的）被加速到獲得足夠的能量使中性氣體原子電離。由此電離出的正離子，因質(zhì)量較大，移動(dòng)得不是很快，不會(huì)遠(yuǎn)離陰極，因此就會(huì)在此處建立一個(gè)正的電荷區(qū)，并在陰極附近形成一個(gè)高的電壓梯度。這個(gè)電壓梯度，即現(xiàn)在所稱的陰極壓降會(huì)加速正離子往陰極上撞擊，從而使陰極發(fā)射出一些電子。
     當(dāng)靠近陰極的中性或電離的汞原子被足夠大能量的電子轟擊時(shí)，它們?cè)觾?nèi)的一些電子就會(huì)吸收這些能量而躍遷到更高能級(jí)的軌道上。當(dāng)這些電子再次躍遷回它們的初始軌道時(shí)就會(huì)在CG區(qū)域發(fā)出可見(jiàn)光。
     在CG區(qū)的外部邊緣，所有的電源適配器電子在向陽(yáng)極運(yùn)動(dòng)的途中耗盡了它們的能量，從而速度降下來(lái)，這樣它們就沒(méi)有足夠的能量去激發(fā)那些中性原子達(dá)到更高的能態(tài)。在通過(guò)CDs區(qū)后，這些電子又重新被加速，在NG區(qū)的邊緣，它們又重新獲得能激發(fā)中性原子達(dá)到更高能態(tài)的能量，在通過(guò)NG區(qū)時(shí)因被激發(fā)的中性原子中的電子又重新返回初始軌道，而又會(huì)在NG區(qū)發(fā)出可見(jiàn)光。而游離的電子通過(guò)FDS區(qū)時(shí)，由于它們又耗盡了能量而無(wú)法再去激發(fā)那些中性原子達(dá)到更高的能態(tài)，因此又形成暗區(qū)。
     在PC區(qū)的始端，又有了一段亮區(qū)。隨后在整個(gè)P區(qū)，暗與亮交替出現(xiàn)。黑暗區(qū)是電子加速段，而光亮區(qū)則是電子有足夠的能量去激發(fā)原子使之發(fā)出可見(jiàn)光的區(qū)域。大多數(shù)施加在電極上的電壓主要降落在這一段其長(zhǎng)度占燈管總長(zhǎng)度的80%~90%。

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| 發(fā)布時(shí)間：2019.03.14    來(lái)源：電源適配器廠家
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