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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，但對一個設(shè)計韓國電源適配器鎮(zhèn)流器的工程師在某些時候做出的某些決定還是很有參考價值的。對氣體導(dǎo)電特性的集中研究始于19世紀(jì)。這也導(dǎo)致了人們對電子的屬性和本質(zhì)的深入了解，以及對原子結(jié)構(gòu)的初步認(rèn)識和X射線在醫(yī)用診斷上的運用。
帕邢在1889年研究了在空氣中的一對電極之間，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)兩個電極之間相隔0。3~0。5cm時，在一個大氣壓下?lián)舸╇妷航咏?000V。隨著氣壓的下降，擊穿電壓將會持續(xù)下降到300V左右的較低點，之后又迅速上升。其他氣體也表現(xiàn)出相同的特性，只是較低擊穿電壓點的臨界氣壓有所不同。


    帕邢定律為上文提到的現(xiàn)象提供了一個實驗解釋，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)一個電子或正離子被電場加速到足夠大的速度去電離一個中性原子之前，就會和其他原子相碰撞。隨著氣體壓力的下降，平均自由程將加大，電子或正離子就會在碰撞前通過一段更長的距離進(jìn)行加速，從而積累了足夠的速度。在后面碰撞時，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光特性。他們早期的實驗，將冷發(fā)射的固體電極放在玻璃燈管的兩端，然后將一個幾百伏的高壓通過一個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，他們觀測到亮暗相間的區(qū)域從陰極延伸到陽極，如圖所示。從陰極附近開始，首先可以看到一小段發(fā)光的區(qū)域CG，緊接著是一段很長的黑暗隔離區(qū)CDS，再接著是一段更長的發(fā)光區(qū)NG，隨后是一段等長的黑暗區(qū)FDS，在其之后靠近陽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較低點時，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，移動得不是很快，不會遠(yuǎn)離陰極，因此就會在此處建立一個正的電荷區(qū)，并在陰極附近形成一個高的電壓梯度。這個電壓梯度，即現(xiàn)在所稱的陰極壓降會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，它們原子內(nèi)的一些電子就會吸收這些能量而躍遷到更高能級的軌道上。當(dāng)這些電子再次躍遷回它們的初始軌道時就會在CG區(qū)域發(fā)出可見光。
     在CG區(qū)的外部邊緣，所有的電源適配器電子在向陽極運動的途中耗盡了它們的能量，從而速度降下來，這樣它們就沒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NG區(qū)時因被激發(fā)的中性原子中的電子又重新返回初始軌道，而又會在NG區(qū)發(fā)出可見光。而游離的電子通過FDS區(qū)時，由于它們又耗盡了能量而無法再去激發(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度占燈管總長度的80%~90%。

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| 發(fā)布時間：2019.03.14    來源：電源適配器廠家
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