摘自《真空鍍膜技術》--張以忱
一、直流放電的特性
1、暗光放電(A點-B點):開始給陰極施加負電壓-->放電電流密度較小,僅為10^-16到10^-14(A/cm2)
2、Townsend放電區(C點-D點):電壓繼續增大,進入湯森放電區。
特點:電壓受電源輸出阻抗限制(DC電源的輸出阻抗很高)而穩定,電流密度則可在一定范圍內變化。
原因:電場給二次電子提供足夠能量,通過離化氣體原子(分子)再生繁衍荷電粒子,因此BD段也稱為繁流放電區。
3、D點-E點:正離子轟擊陰極,釋放出的二次電子與中性原子(分子)碰撞,產生更多的正離子,導致平衡的破壞,因此電壓迅速下降,同時電流密度自動增大,產生可見放電輝光。D點也被稱為放電破裂或着火。
4、正常輝光放電(E點-F點):二次電子離化氣體形成正離子的過程和正離子轟擊靶面產生二次電子的反饋過程達到平衡,此區域被稱為正常輝光放電區。
過程:開始進入正常放電區-->正離子對陰極的轟擊(主要集中在陰極的邊緣和不規則表面)-->繼續增大功率(正離子的轟擊逐漸變得均勻)同時電壓維持不變。
特點:極間電壓不隨電流變化。
5、異常輝光放電(F點-G點):正離子達到均勻轟擊陰極后-->進一步增大電流密度-->則放電進入異常輝光放電區
原因:因為此時不能依靠正離子轟擊表面的擴大來維持放電-->電源需要提供更高的能量場-->在該區域,電壓隨電流密度增大而升高。
備注:濺射和幾乎所有的輝光放電工藝實際上都工作在異常輝光放電區。
其主要原因在於該區可提供適當的功率密度和正離子轟擊覆蓋整個陰極表面。
正常放電區和異常放電區都伴隨着光子發射,可觀察到輝光,因此又稱之為輝光放電。
6、弧光放電區(G點-H點):當電流密度繼續增大,將產生低電壓、大電流的弧光放電、電弧離子鍍膜就是利用了這一現象。
二、輝光放電與弧光放電的區別
輝光放電(Glow,=點火?):在低壓氣體兩端加高壓或高頻電場產生的。顏色與填充的氣體有關系,霓虹燈熒光燈均屬於輝光放電。
輝光放電的特征是電流強度較小(約幾毫安),溫度不高,故電管內有特殊的亮區和暗區,呈現瑰麗的發光現象。
弧光放電(Arc,=打火):產生高溫的氣體放電現象,它能發射出弧狀、耀眼的白光。足夠大的電流(幾安到幾十安),使氣體擊穿,發出強烈光輝,產生高溫(幾千到上萬度)。通常是在常壓下發生,並不需要很高的電壓,而有很強的電流。