大學(xué)物理：第七章等離子顯示技術(shù)

等離子顯示技術(shù)1等離子體是部分或完全電離的氣體。它由大量自由電子、自由正離子以及中性原子、分子組成。等離子體在宏觀上近似于電中性，且所含的正電荷、負(fù)電荷幾乎處處相等。等離子體狀態(tài)是物質(zhì)存在的基本形態(tài)之一?！?地球上能見到的等離子體分布于電離層、極光、閃電和電弧、日光燈等地方。在恒星內(nèi)部，電離由高溫產(chǎn)生；在稀薄的星云和星際氣體內(nèi)，電離由恒星的紫外輻射產(chǎn)生；太陽就是一個(gè)灼熱的等離子體火球，當(dāng)出現(xiàn)色球爆炸時(shí)，將發(fā)射出強(qiáng)大的等離子體云，這是以質(zhì)子和電子組成的等離子體流，即所謂的太陽風(fēng)；在地球表面以上約50km到幾萬米高空的大氣層，由于被太陽輻射電離而形成電離層；地球上，閃電、極光也是等離子體。冰島北極光木星極光☆3等離子體也能人為產(chǎn)生：例如充氣電子管、日光燈、霓虹燈、電弧、氣體放電、火箭噴出的火焰、核爆炸產(chǎn)生的火球云等等，產(chǎn)生的電離氣體都是等離子體。金屬中的傳導(dǎo)電子與晶格格點(diǎn)離子、半導(dǎo)體中的電子和空穴也可看成是等離子體，稱為固態(tài)等離子體。某些液體（如強(qiáng)電解質(zhì)）也能顯示出等離子體行為，稱為液態(tài)等離子體。

☆4一般的氣體分子是中性的，在宇宙射線、放射性物質(zhì)、高溫輻射、電磁場等物質(zhì)的作用下，有可能形成等離子態(tài)。能使中性原子電離形成等離子態(tài)的外界因素稱為電離劑或電離源，電離源可以是場或高能粒子。電離后的帶電粒子之間的作用力服從庫侖定律，如果將等離子體置于外電場中，帶電粒子在庫侖力的作用下會(huì)發(fā)生漂移運(yùn)動(dòng)。這時(shí)的正、負(fù)帶電粒子也稱載流子。電離源載流子陽極陰極☆5在許多時(shí)候，正、負(fù)電荷會(huì)彼此吸引而中和，這種行為稱為等離子的復(fù)合。中性原子電離的快慢與電離源的作用強(qiáng)度有關(guān)，正、負(fù)帶電粒子復(fù)合的快慢又與離子數(shù)成正比，當(dāng)電離和復(fù)合這兩個(gè)相反的過程達(dá)到平衡時(shí)，等離子體內(nèi)正、負(fù)帶電粒子的濃度不變。因此，等離子體總是不斷地產(chǎn)生和復(fù)合，我們常見的等離子體實(shí)際處于一種動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。電離源載流子復(fù)合☆6氣體放電是氣體中流通電流的各種形式的統(tǒng)稱，包括暗放電、電暈放電、輝光放電、電弧放電、火花放電、高頻放電等。干燥氣體通常是良好的絕緣體，但當(dāng)氣體中存在自由帶電粒子時(shí)，它就變?yōu)殡姷膶?dǎo)體。這時(shí)如在氣體中安置兩個(gè)電極并加上電壓，就有電流通過氣體，這個(gè)現(xiàn)象稱為氣體放電。依氣體壓力、施加電壓、電極形狀、電源頻率的不同，氣體放電有多種多樣的形式?！?等離子體顯示（plasmadisplayplate，PDP），是繼LCD后發(fā)展的等離子平面屏幕技術(shù)的新一代顯示器，它是利用惰性氣體在一定電壓的作用下產(chǎn)生氣體放電，形成等離子體，而直接發(fā)射可見光，或者發(fā)射真空紫外線進(jìn)而激發(fā)光致發(fā)光熒光粉而發(fā)射可見光的一種主動(dòng)發(fā)光型平板顯示器件。8☆PDP按驅(qū)動(dòng)電壓分，有交流等離子體顯示屏（AC-PDP）和直流等離子體顯示屏（DC-PDP）兩種。PDP的出現(xiàn)，使得中大型尺寸（約40～70英寸）顯示器的發(fā)展應(yīng)用產(chǎn)生極大變化，以其超薄體積與質(zhì)量遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)大尺寸CRT電視，在高解析度、不受磁場影響、視角廣及主動(dòng)發(fā)光等勝于TFT-LCD的特點(diǎn)，完全符合多媒體產(chǎn)品輕、薄、短、小的需求，被視為未來大尺寸電視的主流。9☆一等離子顯示的物理基礎(chǔ)1．氣體放電氣體放電形式是多種多樣的，氣體壓強(qiáng)、氣體種類、回路電流密度、電極形狀和位置、電源功率、催離劑的作用等都對(duì)放電產(chǎn)生影響。總的來說，整個(gè)放電過程可分為兩大類：自持放電和非自持放電。自持放電是指外界催離劑（如光、宇宙射線、熱陰極等）停止之后，放電并不終止的那一類放電（當(dāng)然，管子兩端的電壓不能為零）。非自持放電是指催離劑停止后，放電也立即終止的放電。10☆一個(gè)裝有平板電極的充氣二極管內(nèi)充入惰性氣體[如氖（Ne）+0.1%氬（Ar）]后把二電極接入電路，從零開始增加電源電壓，然后減小限流電阻，測出它的電流、電壓特性，得伏安特性曲線。11☆氣體放電管不接電源時(shí)，其中的離子濃度是由環(huán)境電離作用形成的，一般離子密度很小。當(dāng)管電壓不大時(shí)，這些載流子在電場作用下分別向兩極漂移，形成電流，由于載流子密度近似不變，因此這一段的電特性與一般金屬類似，符合歐姆定律。曲線OA段12☆當(dāng)電壓繼續(xù)加大，氣體內(nèi)電場隨之增大，正、負(fù)帶電粒子被電場迅速拉向兩極，從而減少其復(fù)合的可能性。當(dāng)場強(qiáng)足夠大時(shí)，可以把其中的全部正、負(fù)粒子在復(fù)合之前就全部被拉到兩極。13☆以后，即使電壓再增加，單位時(shí)間內(nèi)到達(dá)電極的電荷數(shù)就受到單位時(shí)間內(nèi)由環(huán)境電離源作用產(chǎn)生的離子的總電荷數(shù)的限制，所以在這一電壓區(qū)間的電流基本不變，稱為飽和電流飽和電流很小，氣體仍然處于良好的絕緣狀態(tài)，此時(shí)的電流值僅僅取決于外電離因素的強(qiáng)弱而與電壓無關(guān)。AB段14☆在管電壓進(jìn)一步加大時(shí)，載流子的速度加大、能量增加，當(dāng)載流子與中性原子發(fā)生碰撞時(shí)，高能量的載流子本身成為電離源，使中性原子電離，出現(xiàn)電子雪崩15☆BC段出現(xiàn)電子雪崩，這時(shí)載流子數(shù)目增加，隨著電場（電壓）的增大，載流子漂移速度也增加，所以電流隨電壓線性增大。雖然電流增長很快，但電流值仍然很小，一般在微安量級(jí)，且此時(shí)氣體中的電流仍然要靠外電離因素來維持，一旦去除外電離因素，氣體放電將消失。16☆在曲線的OABC三段，氣體放電時(shí)，載流子不能自動(dòng)維持，必須由外界（如催離劑）作用產(chǎn)生初始的載流子，才能在電場（電壓）作用下維持電流，稱為非自持放電階段。這一電壓區(qū)域稱為暗放電區(qū)，氣體不發(fā)光。17☆當(dāng)管電壓增加到達(dá)C點(diǎn)附近時(shí)，氣體分子被高速載流子電離以后還有足夠的能量引起下一批中性原子電離，形成雪崩效應(yīng)。

18☆同時(shí)，由電子撞擊而產(chǎn)生的正離子在電場的作用下向陰極移動(dòng)，到達(dá)陰極附近時(shí)首先吸納一電子而中和成中性分子，接著中性分子憑著自身足夠的能量與陰極碰撞，又可能撞擊出一個(gè)新的電子，這個(gè)電子被稱為二次電子。

19☆并不是所有的正離子都會(huì)撞擊出電子，而只是有一定的概率。因此，正離子在向陰極移動(dòng)的過程中，除了吸納陰極一個(gè)電子外還有一定的概率可擊出第二個(gè)電子，這個(gè)電子加盟到電流中，使電流迅速加大，氣體中電離過程只靠外電壓已能維持，不再需要外電離因素了，放電亦變?yōu)椴环€(wěn)定的自持放電。

20☆這時(shí)，氣體被擊穿，氣體的電導(dǎo)率迅速上升，電阻率下降，氣體轉(zhuǎn)入導(dǎo)電狀態(tài)，放電管兩端的電壓下降，形成負(fù)阻效應(yīng)。隨著放電的進(jìn)行，大量的原子吸收了能量以后處于激發(fā)態(tài)，當(dāng)它們由不穩(wěn)定的激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時(shí)，將多余的能量作為光子釋放，開始形成輝光放電。CD段稱為自持暗放電

21☆CD段稱為自持暗放電

22☆到達(dá)D點(diǎn)后，隨著放電的不斷發(fā)展，放電電流突然猛增，導(dǎo)致線路中電壓的重新分配，限流電阻上壓降增高，放電管極間的管壓降減小，并伴有較強(qiáng)的輝光輻射。

放電很快從D點(diǎn)過渡到E點(diǎn)，電流迅速增大，管壓降突然下降，形成過渡區(qū)，稱為欠正常輝光放電區(qū)。

23☆若放電參量沒有變化，在E點(diǎn)以后放電管可維持穩(wěn)定放電。

24☆輝光放電可用作照明，日光燈和霓虹燈的發(fā)光都屬輝光放電。輝光放電過程中氣體不發(fā)熱，通常稱其為“冷光”。等離子顯示主要也是利用氣體的輝光放電。25☆當(dāng)再調(diào)節(jié)限流電阻，使電阻繼續(xù)減小，則電流繼續(xù)增大，管壓降隨著電流的增大而增高。放電就進(jìn)入異常輝光放電區(qū)的FG段此時(shí)觀察到輝光布滿整個(gè)陰極表面并充滿放電空間，電流密度遠(yuǎn)大于正常輝光放電狀態(tài)的數(shù)值。26☆電流增加到G點(diǎn)時(shí)，若繼續(xù)減小限流電阻或提高電源電壓，放電電流急劇增加，管壓降將突然降低，這時(shí)可觀察到耀眼的較強(qiáng)的光輻射。

27☆這是由于，在G點(diǎn)過后，隨著電流密度的聚增，使陰極局部溫度升高，而出現(xiàn)高效率的熱電子發(fā)射。因此電流越大，熱發(fā)射越強(qiáng)，發(fā)射效率越高，要求維持放電的電場強(qiáng)度降低，管壓降降低。由于電流密度很高，管內(nèi)同時(shí)出現(xiàn)非常強(qiáng)的光輻射。

28☆29☆從陰極射出的電子經(jīng)過一個(gè)平均自由程和10~20V電壓加速，就可以使大量的氣體產(chǎn)生電離，發(fā)生弧光放電，所產(chǎn)生的等離子體稱為電弧等離子體，屬于熱等離子體?；」夥烹娍捎糜诟鞣N強(qiáng)光光源，如探照燈、水銀燈等。30☆氣體放電是氣體中帶電粒子不斷增殖的過程。在電場的作用下，由外界電離作用產(chǎn)生或前一次放電殘留下來的原始電子在向陽極飛行的過程中，從外電場得到能量而加速，至動(dòng)能超過氣體分子的電離能時(shí)（對(duì)Ne，電離能21.5eV），碰撞中性的氣體原子，使其電離并使自由電子增殖。如此反復(fù)繼續(xù)，形成雪崩，也就是著火放電。

31☆氣體的發(fā)光過程是處于激發(fā)態(tài)的氣體分子的電子躍遷回基態(tài)所產(chǎn)生的輻射。582nm

147nm

基態(tài)32☆研究結(jié)果表明，在給定的氣體中摻入少量雜質(zhì)氣體，如果雜質(zhì)氣體的電離能小于給定氣體的亞穩(wěn)能級(jí)，就會(huì)使混合氣體的著火電壓低于單一氣體的著火電壓，這種現(xiàn)象稱為潘寧（Penning）效應(yīng)。在霓虹燈管中充入兩種以上的混合氣，氣體被擊穿的電位明顯低于單純氣體的擊穿電位33☆2.湯森德繁流理論英國的湯森德（J.S.Townsend，1868—1957）在卓越的實(shí)驗(yàn)和深刻的洞察力的基礎(chǔ)上，成功地解釋了氣體放電現(xiàn)象。

陽極陰極34☆電離后的電子在外電場獲取能量成為新的電離源，不斷撞擊中性原子，使中性原子電離。電離以后的電子再一次作為電離源又使下一批中性原子電離……這樣，一個(gè)載流子不斷繁衍增殖而引起電流密度變化的理想過程，稱繁流放電，又稱雪崩過程。陽極陰極35☆氣體放電主要包含三個(gè)過程：a.初始電子從陰極出發(fā)向陽極運(yùn)動(dòng)過程中與中性粒子碰撞而產(chǎn)生離子和新的電子的過程；陽極陰極36☆氣體放電主要包含三個(gè)過程：b.離子從陽極出發(fā)向陰極運(yùn)動(dòng)過程中與中性粒子碰撞而產(chǎn)生電子和新的離子的過程；陽極陰極37☆氣體放電主要包含三個(gè)過程：c.正離子轟擊陰極表面發(fā)生二次電子發(fā)射的過程。陽極陰極38☆為討論簡單，忽略正離子在空間的碰撞電離，這是因?yàn)檎x子質(zhì)量很大，運(yùn)動(dòng)速度小，電離效果很小；不考慮帶電粒子的空間復(fù)合以及與管壁復(fù)合；假定放電空間是均勻的，不考慮空間電荷造成的電場畸變；還假定在電場中，帶電粒子以定向運(yùn)動(dòng)為主。

39☆一個(gè)具有一定截面積的氣體放電管，在陰極位置設(shè)置坐標(biāo)原點(diǎn)

40☆41☆42

大連理工大學(xué)物理與光電工程學(xué)院詹衛(wèi)伸4344☆在這一過程中，

增加的電子數(shù)和新產(chǎn)生的正離子數(shù)是相等的（碰撞電離）45☆46☆陽極陰極47☆48☆49☆到達(dá)陽極的電子數(shù)為

50☆達(dá)到平衡時(shí)，到達(dá)陽極的電子數(shù)為如此進(jìn)行下去，直到平衡51☆52☆53☆自持放條件54☆自持放條件氣體自持放電條件說明，陰極上的電子在電場的作用下終將

到達(dá)陽極被正電荷復(fù)合而消失，要使導(dǎo)電繼續(xù)下去，必須保證陽極上有一定量的電子不斷補(bǔ)充，這個(gè)電子的補(bǔ)充就要依靠正離子對(duì)陰極轟擊而產(chǎn)生的二次電子。55☆3．著火電壓（擊穿電壓）Uf最小著火電壓的經(jīng)驗(yàn)公式☆5657二氣體放電發(fā)光氣體放電是氣體中流通電流的各種形式的統(tǒng)稱。

主要的形式有：暗放電、輝光放電、電弧放電、電暈放電、火花放電、高頻放電等。

氣體放電常常伴有發(fā)光現(xiàn)象。

☆581.發(fā)光的物理基礎(chǔ)（1）激發(fā)荷能電子碰撞氣體分子時(shí)，有時(shí)能導(dǎo)致原子外殼層電子由原來能級(jí)躍遷到較高能級(jí)。實(shí)際上，即使電子能量等于或高于激發(fā)能量，碰撞未必都能引起激發(fā)，而是僅有一部分能引起激發(fā)。引起激發(fā)的碰撞數(shù)與碰撞總數(shù)之比，稱為碰撞幾率。

這個(gè)現(xiàn)象，稱為激發(fā)；被激發(fā)的原子，稱為受激原子。

☆59氣體放電時(shí)伴隨有發(fā)光現(xiàn)象，主要就是由于這個(gè)原因。

☆在某些情況下，受激原子不能以輻射光量子的形式自發(fā)回到正常狀態(tài),這時(shí)便稱為處于亞穩(wěn)狀態(tài),處于亞穩(wěn)狀態(tài)的原子稱為亞穩(wěn)原子。亞穩(wěn)原子可以借助兩種過程回復(fù)到正常狀態(tài)：一是由電子再次碰撞或吸收相應(yīng)的光量子,升到更高的能級(jí),然后從這個(gè)能級(jí)輻射出光量子而回到常態(tài)。另一是通過與電子碰撞將能量轉(zhuǎn)化為電子的動(dòng)能,它本身回到常態(tài)。

☆☆62（2）電離☆63如果將一切電離因素都去掉，則已電離的氣體，會(huì)逐漸恢復(fù)為中性氣體，這稱為消電離。

消電離的方式有三種：

①電子先與中性原子結(jié)合成為負(fù)離子,然后負(fù)離子與正離子碰撞，復(fù)合成為兩個(gè)中性原子。

②電子和正離子分別向器壁擴(kuò)散并附于其上，復(fù)合后變?yōu)橹行栽与x去。

③電子與正離子直接復(fù)合。

☆64（3）遷移在電場作用下，帶電粒子在氣體中運(yùn)動(dòng)時(shí),一方面沿電力線方向運(yùn)動(dòng)，不斷獲得能量；一方面與氣體分子碰撞，作無規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)，不斷損失能量。

☆65（4）擴(kuò)散當(dāng)帶電粒子在氣體中的分布不均勻時(shí)，就出現(xiàn)沿濃度遞減方向的運(yùn)動(dòng)，這稱為擴(kuò)散。帶電粒子的擴(kuò)散類似于氣體的擴(kuò)散，有自擴(kuò)散和互擴(kuò)散。擴(kuò)散用擴(kuò)散系數(shù)來描述，它是帶電粒子擴(kuò)散能力的一種量度。多種帶電粒子同時(shí)存在于氣體時(shí)，擴(kuò)散現(xiàn)象變得復(fù)雜。其中特別重要的一種情況是電子、正離子濃度相等的情況，這時(shí)出現(xiàn)所謂雙極性擴(kuò)散。這是兩種異號(hào)帶電粒子相互牽制的擴(kuò)散,其基本特征是:電子由于質(zhì)量小、擴(kuò)散得較快；離子由于質(zhì)量大，擴(kuò)散得較慢。結(jié)果電子走在前方，于是兩種電荷間出現(xiàn)一個(gè)電場，這電場牽引正離子使它跟上去。兩種帶電粒子的擴(kuò)散速率始終一致，但電子總是在前方，離子則在其后。☆662.輝光放電低壓氣體在著火之后一般都產(chǎn)生輝光放電。若電極是安裝在玻璃管內(nèi)，在氣體壓力約為100Pa且所加電壓適中時(shí)，放電就呈現(xiàn)出明暗相間的8個(gè)區(qū)域

☆67輝光放電—（1）阿斯頓暗區(qū)：

是陰極前面的很薄的一層暗區(qū)，是F.W.阿斯頓于1968年在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的。在本區(qū)中，電子剛剛離開陰極，飛行距離尚短，從電場得到的能量不足以激發(fā)氣體原子，因此沒有發(fā)光

☆68輝光放電—（2）陰極輝區(qū)

：

緊接于阿斯頓暗區(qū)，由于電子通過阿斯頓暗區(qū)后已具有足以激發(fā)原子的能量，在本區(qū)造成激發(fā)而形成的區(qū)域，當(dāng)激發(fā)態(tài)原子恢復(fù)為基態(tài)時(shí)就發(fā)光。

☆69輝光放電—（3）陰極暗區(qū)

：

又稱克魯克斯暗區(qū)。抵達(dá)本區(qū)域的電子，能量較高，有利于電離而不利于激發(fā)，因此發(fā)光微弱。

☆70輝光放電—（4）負(fù)輝區(qū)

：

緊鄰陰極暗區(qū)，且與陰極暗區(qū)有明顯的分界。在分界線上發(fā)光最強(qiáng)，后逐漸變?nèi)?，并轉(zhuǎn)入暗區(qū)。負(fù)輝區(qū)中的電子能量較為分散，既富于低能量的電子也富于高能量的電子。

☆71輝光放電—（5）法拉第暗區(qū)

：

負(fù)輝區(qū)到正柱區(qū)的過渡區(qū)域。在本區(qū)中，電子能量很低，不發(fā)生激發(fā)或電離，因此是暗區(qū)。

☆72輝光放電—（6）正輝柱區(qū)

：

與法拉第暗區(qū)有明顯的邊界,是電子在法拉第暗區(qū)中受到加速，具備了激發(fā)和電離的能力后在本區(qū)中激發(fā)電離原子形成的，因發(fā)光明亮故又稱正輝柱。

☆73輝光放電—（6）正輝柱區(qū)

：

正柱區(qū)具有良好的導(dǎo)電性能；但它對(duì)放電的自持來說，不是必要的區(qū)域。

☆74輝光放電—（6）正輝柱區(qū)

：

在短的放電管中，正柱區(qū)甚至消失；在長的放電管中，它幾乎可以充滿整個(gè)管子。正柱區(qū)中軸向電場強(qiáng)度很小，因此遷移運(yùn)動(dòng)很弱，擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)（即亂向運(yùn)動(dòng)）占優(yōu)勢。

☆75輝光放電—（7）陽極輝區(qū)和陽極暗區(qū)

：

只有在陽極支取的電流大于等離子區(qū)能正常提供的電流時(shí)才出現(xiàn)。它們?cè)诜烹娭胁皇堑湫偷膮^(qū)域。

☆76輝光放電輝光放電各區(qū)域中最早被利用的是正柱區(qū)。正柱區(qū)的發(fā)光和長度可無限延伸的性質(zhì)被利用于制作霓虹燈。作為指示用的氖管、數(shù)字顯示管，以及一些保護(hù)用的放電管，也是利用輝光放電。☆77輝光放電在氣體激光器中，毛細(xì)管放電的正柱區(qū)是獲得激光的基本條件。近代微電子技術(shù)中的等離子體涂覆、等離子體刻蝕，也是利用輝光放電過程?！?8輝光放電從正柱區(qū)的研究發(fā)展起來的等離子體物理，對(duì)核聚變、等離子體推進(jìn)、電磁流體發(fā)電等尖端科學(xué)技術(shù)有重要意義。輝光放電中的負(fù)輝區(qū)，由于電子能量分布比正柱區(qū)的為寬，近年來被成功地用于制作白光激光器?！?9☆3.異常輝光放電輝光放電中，如果整個(gè)陰極已布滿輝光，再增大支取的電流，則出現(xiàn)異常輝光放電

此時(shí)陰極壓降很大，且位降區(qū)的寬度減小。陰極壓降大和電流密度大，會(huì)導(dǎo)致陰極材料的濺射。

80☆異常輝光放電在放電器件中，濺射的吸氣作用降低器件內(nèi)氣體壓強(qiáng)并改變其氣體成分，而濺射形成的導(dǎo)電膜則降低電極間絕緣。陰極濺射現(xiàn)象可用作材料涂覆的一種手段，這就是濺射鍍膜。

81☆4.電弧放電如將輝光放電的限流電阻減小，則放電電流增大，并轉(zhuǎn)入電弧放電

電弧放電的特點(diǎn)是電流密度大而極間電壓低，其自持依賴于新的電子發(fā)射機(jī)制，即熱發(fā)射和冷發(fā)射。

82☆電弧放電熱發(fā)射是因正離子轟擊陰極出現(xiàn)局部高溫而產(chǎn)生的；冷發(fā)射則是因陰極表面存在局部強(qiáng)電場而引起的。前者稱為熱電子電弧，后者稱為冷陰極電弧。

83☆電弧放電電弧放電產(chǎn)生強(qiáng)烈的輻射，強(qiáng)度隨氣體壓力和電流密度而增大。放電區(qū)中溫度最高點(diǎn)在一個(gè)大氣壓下約為4200K，在10個(gè)大氣壓下為6520K，在幾十或幾百大氣壓下達(dá)10000K。

84☆電弧放電碳極電弧是最早的強(qiáng)光光源。各種高氣壓放電燈如高氣壓汞燈、氙燈、鈉燈，是在管泡內(nèi)進(jìn)行電弧放電的光源。電弧焊接、電弧切割在工業(yè)上有廣泛應(yīng)用；電弧的高溫可作為電爐的熱源。855.特殊放電（1）電暈放電在氣壓較高而極間距離大時(shí)，不易得到自持放電。但是，如果一個(gè)或兩個(gè)電極很尖（即曲率半徑很?。?，形成很強(qiáng)的局部電場，則能導(dǎo)致氣體的強(qiáng)烈激發(fā)和電離，并出現(xiàn)發(fā)光的薄層，稱電暈層；電暈層外的區(qū)域，電場不足以激發(fā)和電離，呈黑暗狀，稱電暈外區(qū)。這種放電稱電暈放電，是不完全擊穿的自持放電。負(fù)離子發(fā)生器就是電暈放電的一種應(yīng)用。86（2）火花放電這是在電源電壓較高，足以擊穿氣體，但電源功率不夠大，不能維持持續(xù)放電時(shí)產(chǎn)生的一種放電。它仍然是一種自持放電，但瞬即熄滅，待電源電壓恢復(fù)后，又重新放電。放電時(shí)電極間有絲狀火花跳過電極空間，其路程則是隨機(jī)的。自然界中的雷電，是一種大范圍的火花放電，但在火花放電之前大多先出現(xiàn)電暈放電。火花放電使電極材料受到嚴(yán)重的燒蝕，利用這一現(xiàn)象制成的電火花加工設(shè)備，能對(duì)金屬進(jìn)行切割、拋光等加工。火花放電時(shí)，不僅擊穿氣體，還能擊穿其通路上的薄片絕緣材料，電火花打孔的加工技術(shù)就是利用這一現(xiàn)象的。依據(jù)火花放電現(xiàn)象制成的觸發(fā)管和火花放電器，常用于脈沖調(diào)制電路中?！?7當(dāng)管壓降頻率變化時(shí)，放電來不及熄滅，因而呈現(xiàn)為穩(wěn)定放電的形式：正輝柱位于兩電極中間，正輝柱兩邊均有法拉第暗區(qū)，然后是兩個(gè)負(fù)輝區(qū)緊鄰兩個(gè)電極。這就是高頻放電。

（3）高頻放電與微波放電頻率在幾百兆赫至幾百吉赫的高頻放電，屬于微波氣體放電。高頻放電離子源，是核物理、等離子體化學(xué)的重要研究工具。

依微波放電原理制成的天線開關(guān)管，廣泛應(yīng)用在雷達(dá)工程中。微波放電線光譜輻射源、連續(xù)光譜輻射源等，應(yīng)用于物理學(xué)、化學(xué)的研究工作中。在微電子技術(shù)中，利用高頻濺射的方法可避免靜電荷的影響。在可控核聚變研究中，微波放電可用作初始等離子體源，微波放電還可作為介質(zhì)，用以研究波的傳播、轉(zhuǎn)化、吸收、等離子體穩(wěn)定性、擴(kuò)散、紊流等過程。

☆88（4）脈沖放電在脈沖電壓作用下引起的氣體放電，就是脈沖放電。

脈沖放電時(shí)激發(fā)和電離很強(qiáng)烈，各種過程導(dǎo)致的輻射及粒子數(shù)反轉(zhuǎn)現(xiàn)象極其豐富，可用于制造各種脈沖氣體激光器。微波工程中的天線開關(guān)管、作為固體激光器光泵用的脈沖氙燈、脈沖離子源和攝影用閃光燈，都是脈沖放電的應(yīng)用?！?9三PDP顯示原理等離子顯示是利用氣體放電原理實(shí)現(xiàn)的一種發(fā)光平板顯示技術(shù)，屬于冷陰極放電。利用加在陰極和陽極之間一定的電壓，使氣體產(chǎn)生輝光放電。單色PDP通常直接利用氣體放電發(fā)出的可見光來實(shí)現(xiàn)單色顯示，放電氣體一般選擇Ne或Ne-Ar混合氣體。彩色PDP透過氣體放電發(fā)射的真空紫外線照射紅、綠、藍(lán)三基色熒光粉發(fā)光來實(shí)現(xiàn)彩色顯示，放電氣體一般選擇含有Xe的混合氣體，如Ne-Xe，He-Xe，He-Ne-Xe?！?0按工作方式不同，PDP技術(shù)可分為：直流等離子顯示（DC-PDP）和交流等離子顯示（AC-PDP）。AC-PDP又根據(jù)電極結(jié)構(gòu)不同，分為對(duì)向放電式AC-PDP和表面放電式彩色AC-PDP。還有一種交直流混合型PDP（AC/DC-PDP），是通過陽極與陰極之間直流來尋址，通過一對(duì)存儲(chǔ)片電極間的交流放電來提供存儲(chǔ)和高亮度。PDP主要由等離子顯示屏體、屏蔽玻璃、電源、接口電路、信號(hào)存儲(chǔ)控制驅(qū)動(dòng)電路、XYZ三極低壓驅(qū)動(dòng)電路、外殼構(gòu)成。信號(hào)存儲(chǔ)控制是將接口送來的數(shù)字圖像信號(hào)進(jìn)行子場分離，實(shí)現(xiàn)灰度控制?！?1PDP采用等離子管作為發(fā)光元件，顯示屏中有大量等離子管，每一個(gè)等離子管對(duì)應(yīng)一個(gè)像素。等離子顯示單元☆92等離子管之間由100～200mm的玻璃基板相隔，四周經(jīng)氣密性封裝，形成放電小室，其中充有Ne-Xe或He-Xe混合隋性氣體作為工作媒質(zhì)?！?3在兩塊玻璃基板的內(nèi)側(cè)涂有金屬氧化物導(dǎo)電薄膜作為激勵(lì)電極，當(dāng)在等離子管電極間加足夠的電壓后，混合惰性氣體會(huì)產(chǎn)生等離子體放電（也稱為雪崩／電漿效應(yīng)）。

☆94隨著放電的進(jìn)行，電子被加速，加速的電子碰撞Xe原子，Xe被激發(fā)至更高能級(jí)，形成不穩(wěn)定的激發(fā)態(tài)Xe，這種激發(fā)態(tài)最終躍遷至Xe的基態(tài)，產(chǎn)生波長為147nm的真空紫外光。

☆95當(dāng)使用涂有三原色（也稱為三基色）熒光粉的熒光屏?xí)r，紫外線激發(fā)熒光屏，熒光屏發(fā)出的光則呈紅、綠、藍(lán)三原色。當(dāng)每一原色單元實(shí)現(xiàn)256級(jí)灰度后再進(jìn)行混色，便實(shí)現(xiàn)了彩色圖像的顯示。

☆96PDP是一種利用氣體放電激發(fā)熒光粉發(fā)光的顯示裝置，其發(fā)光過程由氣體的電離放電和熒光粉發(fā)光兩部分組成

☆97等離子屏幕中的每個(gè)像素都是由3個(gè)玻璃氣室組成的，通過大量的玻璃氣室組成了一個(gè)平板。在每個(gè)玻璃氣室當(dāng)中都含有惰性氣體，一個(gè)像素由3個(gè)氣室組成，分別涂有紅色、綠色和藍(lán)色熒光粉。然后通過電極導(dǎo)線在驅(qū)動(dòng)電路的控制下對(duì)每個(gè)氣室放電，在氣室中的惰性氣體中放電導(dǎo)致離子體發(fā)射出紫外線，紫外線再激發(fā)熒光粉發(fā)光，這就達(dá)到了等離子成像。等離子的亮度與導(dǎo)線放電頻率有關(guān)，通過驅(qū)動(dòng)電路的控制，放電頻率越快，亮度就越大。由于是通過高溫放電來達(dá)到成像，所以每個(gè)氣室像素必須有一定間距，這也就是PDP的分辨率無法做得很高的原因?！?81.彩色PDP用Ne（He）-Xe混合氣體放電時(shí)產(chǎn)生147nm真空紫外線，再使真空紫外線激發(fā)相應(yīng)的三基色光致發(fā)光熒光粉發(fā)出可見光而達(dá)到顯示的目的。這種方法的發(fā)光效率主要取決于放電產(chǎn)生真空紫外線的發(fā)光效率、光致發(fā)光熒光粉轉(zhuǎn)換效率及它們之間的耦合。只要設(shè)計(jì)合理，完全可以滿足實(shí)用要求。（1）對(duì)向放電式AC-PDP（2）表面放電式彩色AC-PDP☆99（1）對(duì)向放電式AC-PDP兩個(gè)電極分別制作在上下兩塊基板上呈空間正交，電極上覆蓋介質(zhì)層和MgO保護(hù)層后，在一塊板上涂覆熒光粉。這種結(jié)構(gòu)的主要缺點(diǎn)是熒光粉處在放電的等離子區(qū)內(nèi)，它受到正離子的轟擊，容易受到損傷，甚至分解而導(dǎo)致發(fā)光亮度下降，因此壽命相對(duì)較短?！?00解決的方法是在熒光顆粒外面包一層耐離子轟擊的薄膜。這層薄膜必須對(duì)真空紫外線有良好的透射率，以不降低器件的發(fā)光效率。但對(duì)14