击穿电压与帕邢定律

    自持放电的条件是：

    放电从非自持转变为自持后，不仅放电的特性发生质的变化(由依赖外因转变为内因)，同时放电电流会因此而大幅度增大，并由黑暗放电转为光亮放电。所以通常把非自持放电过渡到自持放电的突变过程称之为击穿(或着火、点燃、破裂)。

    发生击穿的条件就是上式所给出的倍增系数Q=1。在放电管结构参数及内部气体成分、压力一定的条件下，倍增系数Q与极间电压直接有关，即只有当放电管两极间的电压增大到一定数值时，放电才发生击穿。

    使气体发生击穿的极间电压称为放电的击穿电压(或着火电压、破裂电压)Vs。击穿电压的计算式为：

    分析上式可以看出，A、B都是与气体种类有关的参数；γ虽然与电场强度有关，但经过取二次对数后已经影响很小；因此击穿电压Vs主要受气体压力p和极间距d的影响。但是，Vs并不是分别随p和d来变化，面是二者乘积pd的函数。即Vs=f(pd)。

    1889年，帕邢(Pascben)首先在实验室中得到上述关系。因此被称为帕邢定律，上式称为帕邢公式。

    依据帕邢公式，可以画出如图的Vs随pd变化的关系曲线，称为帕邢曲线。帕邢曲线亦可通过实验得到,其形状与之相同。由图中曲线可看出，Vs首先pd的增加而降低，当达到一个最小值后，又随pd的增加面增加。即在某pd值时Vs有最小值。这一击穿电压最小值(Vs)min的出现和确定是很重要的一个规律。实际应用中，通常希望降低气体放电的击穿电压。

    击穿电压直接取决于a和γ值。除去帕邢定律说明与pd的关系外，γ还与阴极材料表面状况及电极结构有关；而α则取决于气体的成分。气体成分不同，A、B常数不同，击穿电压就不同。不同种气体的混合也能改变Vs的值。

    混合气体中的放电现象在真空工程中十分常见，如被熔炼(或蒸镀)金属的蒸气与残余气体的混合，反应溅射镀膜时充入的惰性工作气体与活性反应气体的混合等等。如果混合的两种气体间满足潘宁效应条件，会使气体击穿电压下降；如果混入的气体是易吸附电子形成负离子的气体，或是分子性气体，一般击穿电压将升高。

    着火后所形成的放电性质和形式与很多条件有关，主要的条件是气体的性质、气体的压力、电极的形状、电极的距离、外加电压的大小、外加电源的功率等。但是也不能简单的认为选择一定的条件便可以得到一定的放电形式。

    因为放电的条件还与放电时阴极所发射的电流密度大小等有关，因此和阴极温度和电子发射情况有关。所以用不同的着火方法也可得到不同的放电性质和形式。例如慢慢升高两个放在真空中面彼此有一定距离的电极之间的电压时，首先是得到辉光放电，然后再过渡到弧光放电。但是假如先将两个电极接触到一起，再把它们拉开，则可以直接得到弧光放电，如对真空电弧炉和多弧离子镀膜机的引弧皆属此例。若两电极之间电压很高而电源功率很小，则形成火花放电。

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