1.7　电晕放电

和电弧放电、火花放电相比，电晕放电可能是人类最先观测到的电现象。

最早，在桅杆顶端的周围看到一种光晕现象，曾一度被认为是一样不属于这个世界的东西，因为它似乎是一种深不可测的幻觉，看起来就像国王头上的王冠。电晕（Corona）这个称呼也因此得名，其原意就是发光的环冠。

今天，电晕放电可能是工业上最重要的一种放电形式。因为它是一种结构相对简单、利用电能直接可以在大气压下产生等离子体的气体放电方式。利用电晕放电可以实现静电除尘、废气处理以及半导体测量方面的应用。

1.7.1　电晕放电的定义

电晕放电有时称为单级放电，发生在处于电击穿点之前的电气上受压状态的气体在尖端、边缘或丝附近的高电场区，在其他电场弱的地方不发生电离，只产生局部的放电，即局部破坏，是汤森暗放电的一个特征现象。在电极周围产生暗辉光，称为电晕放电。

1.7.2　电晕放电的特征

电晕放电属于自持放电。电晕放电的电压降比辉光放电大（千伏数量级），但是放电电流较小（微安数量级），往往发生在电极间电场分布不均匀的条件下。若电场分布均匀，放电电流又较大，则发生辉光放电现象；在电晕放电状况下如提高外加电压，而电源的功率又不够大，此时放电就转变成火花放电；若电源的功率足够大时，则电晕放电可转变为电弧放电。

电晕放电的一个特点是在放电过程中出现特里切尔（Trichel）脉冲。这是因为电晕放电发生在电场极度不均匀的情况下，当外加电压及其产生的电场还较低时，电极曲率半径很小处已经达到甚至超过了气体击穿的临界电场，发生自持放电。但是，在离电极稍远处，电场强度已经很低，空间电荷的屏蔽作用会阻止放电的继续发展，形成Trichel脉冲。

如图1-7所示，电晕放电有几种不同的形式，其依赖于电场的极性与电极的几何形状。对于针-板电极产生的正电晕来说，放电始于爆发式脉冲电晕，随着电压的提高，继而发展为流光电晕、辉光电晕和火花放电；而对于同样几何形状的负电晕来说，起火形式为Trichel脉冲电晕，然后在同样的条件下可转化为无脉冲电晕和火花放电。交流电晕则有不同的放电形式和发展方向。交流放电是指在交变电压条件下，曲率半径大的电极附近交替出现正电晕和负电晕。它会产生无线电频率的电磁波和显著噪声。这是不稳定电流产生的流光迭代效应。

图1-7　电晕放电的不同形式

1.7.3　电晕放电的分类

电晕放电具有很多种类。按电源提供的电压类型划分，分为直流电晕、交流电晕、高频电晕和脉冲电晕；按发生电晕的电极极性划分，分为正电晕和负电晕；按出现电晕的电极数目划分，分为单极电晕、双极电晕和多级电晕；按照气压可分为低气压电晕、大气压电晕、高气压电晕等。

作为典型的非均匀电场，考虑针对平板电极时，不论是正电压还是负电压，不论放电的外观和特性都不相同，前者对应的电晕称为阳极电晕或正电晕，后者对应的电晕称为阴极电晕或负电晕。