Selvbærende og ikke-selvbærende utslipp i gasser. Ionisering av gasser. Ikke-selvbærende gassutslipp. Typer gassutslipp. Konseptet med plasma

Prosessen med å sende e-post. strøm gjennom gass kalt gassutslipp.

Det er 2 typer utslipp: uavhengige og ikke-uavhengige.

Hvis den elektriske ledningsevnen til gassen skapes. utvendig ionisatorer, da el. strømmen i den kalles. ikke-selv gassutslipp. V

Ta i betraktning e-post diagram, komp. fra en kondensator, galvanometer, voltmeter og strømkilde.

Mellom platene til en flatplatekondensator er det luft kl atmosfærisk trykk og rom t. Hvis U lik flere hundre volt påføres kondensatoren, og ionisatoren ikke fungerer, registrerer ikke galvanometeret strømmen, men så snart rommet mellom platene begynner å trenge gjennom. strøm av UV-stråler, vil galvanometeret begynne å registrere. nåværende. Hvis strømkilden er slått av, vil strømmen gjennom kretsen stoppe.

j = γ*E – Ohms lov for el. strøm i gasser.

Med en tilstrekkelig sterk elektrisk feltet i gassen, begynner prosessen med selvionisering, på grunn av hvilken strømmen kan eksistere i fravær av en ekstern ionisator. Denne typen strøm kalles en selvbærende gassutladning. Selvioniseringsprosessene generelt er som følger. I naturlig konvensjonell Det er alltid en liten mengde frie elektroner og ioner i en gass. De er skapt av slike naturer. ionisatorer, som kosmiske. stråler, stråling av radioaktive stoffer, brus i jord og vann. Ganske sterk elektrisitet. feltet kan akselerere disse partiklene til slike hastigheter at deres kinetiske energi overstiger ioniseringsenergien når elektroner og ioner kolliderer med intetkjønnsorganer på vei til elektrodene. molekyler vil ionisere disse molekylene. Arr. ved kollisjon spres også nye sekundære elektroner og ioner. felt og i sin tur ionisere nye nøytroner. molekyler. Den beskrevne selvioniseringen av gasser kalles slagpolarisering. Frie elektroner forårsaker slagionisering allerede ved E = 10 3 V/m. Ioner kan forårsake slagionisering bare ved E = 10 5 V/m. Denne forskjellen skyldes en rekke årsaker, spesielt det faktum at den gjennomsnittlige frie banen for elektroner er mye lengre enn for ioner. Derfor får ioner den energien som er nødvendig for slagionisering ved en lavere feltstyrke enn ioner. Men selv ved ikke for sterke "+" felt, spiller ioner en viktig rolle i selvionisering. Faktum er at energien til disse ionene er ca. tilstrekkelig til å slå elektroner ut av metaller. Derfor slår ionene akselerert av "+"-feltet, og treffer metallkatoden til feltkilden, ut elektronene fra katoden. Disse utslåtte elektronene brytes ned. felt og produsere slagionisering av molekyler. Ioner og elektroner, hvis energi er utilstrekkelig for slagionisering, kan likevel, når de kolliderer med molekyler, få dem til å bli opphisset. tilstand, det vil si forårsake noen energiendringer i det elektriske systemet. Nøytrale skall atomer og molekyler. Exc. atomet eller molekylet går etter en tid tilbake til sin normale tilstand, og samtidig sender det ut et foton. Utslippet av fotoner manifesterer seg i gløden av gasser. I tillegg er foton, abs. hvilket som helst av gassmolekylene kan ionisere det, denne typen ionisering kalles fotonionisering. Noen fotoner treffer katoden, de kan slå elektroner ut av den, som da forårsaker støtionisering av nøytroner. molekyler.

Som et resultat av støt og fotonionisering og å slå ut elektroner fra "+"-koden av fotoner, øker antallet fotoner og elektroner i hele volumet av gassen kraftig (skredlignende) og for eksistensen av en strøm i gass ​​en ekstern ionisator er ikke nødvendig, og utslippet blir uavhengig. Strømspenningskarakteristikken til en gassutladning ser ut som følger.

La gassen som befinner seg mellom elektrodene (fig. 81.1) utsettes for kontinuerlig, konstant intensitetsvirkning av et eller annet ioniserende middel (f.eks. røntgenstråler). Virkningen av ionisatoren fører til at ett eller flere elektroner spaltes fra noen gassmolekyler, som et resultat av at disse molekylene blir til positivt ladede ioner.

Ved ikke veldig lave trykk blir de løsrevne elektronene vanligvis fanget opp av nøytrale molekyler, som dermed blir negativt ladede ioner. Antall par ioner som genereres under påvirkning av en ionisator per sekund per volumenhet vil bli betegnet med .

Sammen med ioniseringsprosessen skjer ionekombinasjon i gassen, dvs. nøytralisering av ulikt ioner når de møtes eller gjenforening av et positivt ion og et elektron til et nøytralt molekyl. Sannsynligheten for at to ioner med motsatte fortegn møtes er proporsjonal med både antall positive og negative ioner. Derfor er antallet ionepar som rekombinerer per sekund per volumenhet proporsjonalt med kvadratet på antall ionepar som er tilstede per volumenhet:

( - proporsjonalitetskoeffisient).

I likevektstilstander er antallet nye ioner lik antallet rekombinerende, derfor

Herfra, for likevektskonsentrasjonen av ioner (antall par ioner per volumenhet), oppnås følgende uttrykk:

Under påvirkning av kosmisk stråling og spor av radioaktive stoffer som finnes i jordskorpen, i 1 cm3 atmosfærisk luft vises i gjennomsnitt flere par ioner per sekund. Koeffisienten for Eair er lik Å erstatte disse tallene i formel (81.3) gir for likevektskonsentrasjonen av ioner i luften en verdi i størrelsesorden . Denne konsentrasjonen er ikke tilstrekkelig til å forårsake merkbar ledningsevne. Ren, tørr luft er en veldig god isolator.

Hvis en spenning påføres elektrodene, vil tapet av ioner oppstå ikke bare på grunn av rekombinasjon, men også på grunn av suging av ioner av feltet til elektrodene. La et par ioner suges ut av en volumenhet hvert sekund. Hvis ladningen til hvert ion er , er nøytraliseringen av ett par ioner på elektrodene ledsaget av overføring av ladning e langs kjeden. Hvert sekund når ionpar elektrodene (S er arealet av elektrodene , l er avstanden mellom dem; produktet er lik volumet av interelektroderommet). Derfor er strømmen i kretsen lik

hvor er strømtettheten.

I nærvær av strøm er likevektstilstanden som følger:

Ved å erstatte uttrykk (81.1) og (81.4) her, kommer vi til relasjonen

Strømtettheten bestemmes av uttrykket

hvor er mobiliteten til positive og negative ioner (se formel (79.5)).

La oss vurdere to begrensende tilfeller - tilfellet med svake felt og tilfellet med sterke felt.

Ved svake felt vil strømtettheten være svært liten, og begrepet i forhold (81,5) kan neglisjeres i sammenligning med (dette betyr at tapet av ioner fra interelektroderommet hovedsakelig skjer på grunn av rekombinasjon). Deretter blir (81.5) til (81.2), og uttrykk (81.3) oppnås for likevekts-ionekonsentrasjonen. Å erstatte denne verdien i formel (81.6) gir

Faktoren for E i den resulterende formelen avhenger ikke av feltstyrken. Følgelig, i tilfelle av svake felt, de ikke-selvbærende gassutslipp adlyder Ohms lov.

Mobiliteten til ioner i gasser betyr derfor, ved likevektskonsentrasjon og feltstyrke, vil strømtettheten være

(se formel (81.6); ionene antas å være enkeltladede).

Ved sterke felt kan begrepet i formel (81.5) neglisjeres sammenlignet med Dette betyr at nesten alle de resulterende ionene når elektrodene uten å ha tid til å rekombinere. Under denne betingelsen har relasjon (81.5) formen

Denne strømtettheten skapes av alle ionene som genereres av ionisatoren i en gasskolonne med et enhetstverrsnitt innelukket mellom elektrodene. Følgelig er denne strømtettheten størst ved en gitt ionisatorintensitet og en gitt avstand mellom elektrodene. Det kalles metningsstrømtetthet

La oss beregne under følgende forhold: (omtrent dette er dannelseshastigheten av ioner i atmosfærisk luft under normale forhold. Substituering av disse dataene i formel (81.8) gir

Denne beregningen viser at ledningsevnen til luft under normale forhold er ubetydelig.

Ved mellomverdier av E er det en jevn overgang fra en lineær avhengighet av E til metning, når den når hvilken den slutter å avhenge av E (se solid kurve i fig. 81.2). Utenfor metningsområdet ligger et område med kraftig økning i strøm (se snittet av kurven vist med den stiplede linjen). Denne økningen forklares av det faktum at, med utgangspunkt i en viss verdi av E, klarer elektronene generert av en ekstern ionisator, i løpet av sin frie bane, å tilegne seg energi som er tilstrekkelig til å kollidere med et molekyl og forårsake dets ionisering. De frie elektronene som genereres under ionisering, etter å ha akselerert, forårsaker i sin tur ionisering. Dermed oppstår en skredlignende multiplikasjon av primærioner skapt av en ekstern ionisator, og utladningsstrømmen øker. Prosessen mister imidlertid ikke karakteren av en ikke-selv-opprettholdende utladning, siden etter avslutningen av den eksterne ionisatoren fortsetter utladningen bare inntil alle elektroner (primære og sekundære) når anoden (den bakre grensen til rommet i som det er ioniserende partikler - elektroner, beveger seg mot anoden) . For at utslippet skal bli uavhengig, er tilstedeværelsen av to motskred av ioner nødvendig, noe som bare er mulig hvis bærere av begge skiltene er i stand til å forårsake ionisering ved støt.

Det er veldig viktig at ikke-selvbærende utladningsstrømmer, forsterket av bærermultiplikasjon, er proporsjonale med antallet primærioner som skapes av den eksterne ionisatoren. Denne egenskapen til utslippet brukes i proporsjonale tellere(se neste avsnitt).

Prosessen med strømpenetrering gjennom gass kalles gassutslipp.

Strømmen i gassen som oppstår i nærvær av en ekstern ionisator kalles avhengig .

La et par elektroner og ioner slippes inn i røret over en periode, med økende m-y spenning Med elektrodene til røret vil strømmen øke, positive ioner begynner å bevege seg mot katoden, og elektroner mot anoden.

Det kommer et øyeblikk når alle partiklene når elektrodene og med en ytterligere økning i spenningen vil ikke strømstyrken endres hvis ionisatoren slutter å virke, vil utladningen stoppe, fordi Det er ingen andre kilder til ioner, av denne grunn kalles ioneutslippet ikke-selvbærende.

Strømmen når sin metning.

Med en ytterligere økning i spenningen øker strømmen kraftig hvis du fjerner den eksterne ionisatoren, vil utladningen fortsette: ionene som er nødvendige for å opprettholde den elektriske ledningsevnen til gassen, skapes nå av selve utladningen. en gassutslipp som fortsetter etter at den eksterne ionisatoren slutter å virke kalles uavhengig .

Spenningen som en selvutladning oppstår ved kalles spenningsammenbrudd .

En selvopprettholdende gassutladning opprettholdes av elektroner som akselereres elektrisk felt, de har kinetisk energi, som øker på grunn av el. Enger.

Typer selvutladning:

1) ulmende

2) lysbue (elektrisk lysbue) - for sveising av metall.

3) krone

4) gnist (lyn)

Plasma. Typer plasma.

Under plasma forstå en høyt ionisert gass der konsentrasjonen av elektroner er lik konsentrasjonen av + ioner.

Jo høyere gasstemperatur, jo flere ioner og elektroner i plasmaet og jo færre nøytrale atomer.

Typer plasma:

1) Delvis ionisert plasma

2) fullstendig ionisert plasma (alle atomer henfalt til ioner og elektroner).

3) Plasma med høy temperatur (T>100 000 K)

4) lavtemperaturplasma (T<100000 К)

Plasmaegenskaper:

1) Plasma er elektrisk nøytralt

2) Plasmapartikler beveger seg lett under påvirkning av feltet

3) Ha god elektrisk ledningsevne

4) Ha god varmeledningsevne

Praktisk bruk:

1) Konvertering av termisk gassenergi til elektrisk energi ved hjelp av en magnetohydrodynamisk energiomformer (MHD). Driftsprinsipp:

En stråle av høytemperaturplasma går inn i et sterkt magnetisk felt (feltet er rettet vinkelrett på tegneplanet X), det er delt inn i + og – partikler, som skynder seg til forskjellige plater, og skaper en slags potensiell forskjell.

2) De brukes i plasmatroner (plasmageneratorer), med deres hjelp kutter og sveiser de metaller.

3) Alle stjerner, inkludert sola, stjerneatmosfærer og galaktisk tåke er plasma.

Jorden vår er omgitt av et plasmaskall - ionosfære, utenfor hvilke det er strålingspoler rundt jorden vår, som også inneholder plasma.

Prosesser i plasma nær jorden er ansvarlige for magnetiske stormer, nordlys og plasmavinder eksisterer også i verdensrommet.

16. Elektrisk strøm i halvledere.

Halvledere er stoffer hvis motstand avtar med økende t.

Halvledere okkuperer undergruppe 4.

Eksempel: Silisium er et 4-valenselement - dette betyr at i det ytre skallet av atomet er det 4 elektroner som er svakt bundet til kjernen, hvert atom danner 4 bindinger med naboer når Si varmes opp, hastigheten på valens e øker , og derfor deres kinematiske energi (E k), blir hastigheten e så høy at bindingene ikke tåler og brytes, e forlater sine baner og blir fri, i el. felt beveger de seg mellom gitternodene, og danner en elektrisk nåværende. Når t øker, øker antallet brutte bindinger, og derfor øker antallet tilkoblede e, og dette fører til en reduksjon i motstand: I = U/R.

Når bindingen brytes, dannes et ledig sted med den manglende e-krystallen. Følgende prosess skjer kontinuerlig: ett av atomene som sørger for forbindelsen hopper til stedet for det dannede hullet og den dampelektriske forbindelsen gjenopprettes her, og der det hoppet fra, dannes et nytt hull. Dermed kan hullet bevege seg gjennom hele krystallen.

Konklusjon: i halvledere er det 2 typer ladningsbærere: e og hull (elektron-hulls ledningsevne)

Ikke-selvutladning kalles en utladning der strømmen bare opprettholdes på grunn av kontinuerlig dannelse av ladede partikler av en eller annen ytre grunn og stopper etter at kilden til ladningsdannelsen opphører. Ladninger kan skapes både på overflaten av elektrodene og i volumet av utladningsrøret. Uavhengige utslipp karakterisert ved det faktum at de ladede partiklene som er nødvendige for å opprettholde utladningen, skapes under selve utladningen, det vil si at antallet i det minste ikke reduseres over tid (ved en konstant påført spenning). Du kan fjerne strømspenningskarakteristikken til en selvutladning (se G.N. Rokhlin, Fig. 5.1, side 156).

Mekanismen for overgangen av en ikke-selv-opprettholdende utslipp til en av formene til en uavhengig avhenger av mange årsaker, men det generelle kriteriet for overgangen er betingelsen at i gjennomsnitt hver ladet partikkel som forsvinner av en grunn eller en annen skaper for seg selv minst én substituent i løpet av dens eksistens.

La oss beskrive prosessene som skjer i utslippsrøret under begge typer utslipp.

Ikke-selvbærende utflod- er bare mulig i nærvær av "kunstig" utslipp av elektroner fra katoden (oppvarming, eksponering for kortbølget stråling).

Townsend-skred. Elektronet, på en eller annen måte frigjort fra katoden, akselererer under påvirkning av det elektriske feltet mellom elektrodene og får energi. Det er en mulighet for ionisering av atomer og dannelse av nye elektroner og ioner. Dermed får de "frigitte" elektronene under påvirkning av feltet litt energi og ioniserer også atomene. Dermed øker antallet frie elektroner i en kraftlovprogresjon (vi vurderer ikke avioniseringsmekanismer).

Uavhengig utskrivning. Prosessen ovenfor er ikke nok til å beskrive forekomsten av en selvutladning: denne mekanismen forklarer ikke utseendet til nye elektroner fra katoden. Generelt, for at utladningen skal bli uavhengig, må hvert elektron som kastes ut fra katoden som et resultat av en kjede av interaksjoner kaste ut minst 1 elektron til fra katoden. La oss huske at når et atom ioniseres av et elektron, dukker det i tillegg til et fritt elektron også opp et ion, som beveger seg under påvirkning av et felt i motsatt retning av elektronene - mot katoden. Som et resultat av kollisjonen av et ion med katoden, kan et elektron sendes ut fra sistnevnte (denne prosessen kalles sekundær elektronemisjon ). Selve mekanismen tilsvarer mørk selvutladning. Det vil si at under slike forhold oppstår ingen generering av stråling. Den fallende naturen til denne seksjonen (se Rokhlin G.N., Fig. 5.1, side 156) forklares av det faktum at ved høyere strømmer er det nødvendig med lavere elektronenergier for å opprettholde uavhengigheten til utladningen og derfor mindre akselererende felt.

Normal glødeutladning- strømtettheten ved katoden og spenningsfallet er konstant. Når den totale strømmen øker, øker elektrodens emitterende område med konstant strømtetthet. Ved slike strømmer oppstår allerede en glød av den positive kolonnen og nærelektrodeområdene. Generering av elektroner fra katoden skjer fortsatt på grunn av sekundære prosesser (bombardement med ioner, raske atomer; fotoemisjon). Nærelektrodeområdene og utladningssøylen dannes under overgangen fra en mørk uavhengig utladning til en glødende.

Unormal glødeutladning. Hele katodens område avgir elektroner, så når strømmen øker, øker dens tetthet. I dette tilfellet øker katodespenningsfallet veldig kraftig, siden det kreves mer og mer energi hver gang for å øke antall utsendte elektroner per arealenhet (dvs. strømtetthet). Mekanismen for elektronemisjon fra katoden forble uendret.

På overgang til lysbueutladning vises termionisk utslipp fra katoden- strømmen har en termisk effekt på den. Det vil si at utslippsmekanismen allerede er fundamentalt forskjellig fra tidligere tilfeller. Katodespenningsfallet avtar og blir i størrelsesorden fyllgasspotensialet (før dette ble spenningsfallet som oppsto i prosessen med sekundær emisjon lagt til).

Bueutladning. Store strømmer, lavt spenningsfall, stor lysstrøm av utladningssøylen.

Med en oppvarmet katode vil strøm-spenningskarakteristikken se annerledes ut. Det avhenger ikke av prosessene for sekundær utslipp alt bestemmes bare av ioniseringer i utslippsgapet (de er beskrevet av α). Etter at utladningen er antent, varmes katoden også opp av ioner som kommer fra utladningsgapet.

Formen for selvutladning, som etableres etter sammenbruddet av gassgapet, avhenger av forholdene i den eksterne kretsen, prosesser på elektrodene og i gassgapet.

Elektrisk selvopprettholdende og ikke-selvbærende utladning skjer i ulike gassmiljøer under visse forhold. Som regel bruker en person en uavhengig utslipp. Artikkelen karakteriserer disse fenomenene.

Hva er i gasser?

Før vi vurderer en gassutslipp, uavhengig og ikke-selvforsynt, la oss definere dette fenomenet. En utladning forstås som forekomsten av en elektrisk strøm i en gass. Siden gassformige medier er isolatorer av sin natur, betyr dette at strømmen skyldes tilstedeværelsen av gratis elektriske ladningsbærere i dem. I tillegg til dem må det også eksistere et elektrisk felt slik at ladningene får retningsbevegelse.

Et elektrisk felt kan skapes ved å påføre en ekstern potensialforskjell på et gassvolum (tilstedeværelse av elektroder: negativ katode og positiv anode).

Følgende prosesser kan være kilder til ladebærere:

• Termisk ionisering. Det oppstår på grunn av den mekaniske kollisjonen av høyenergigasspartikler (atomer, molekyler) og slår ut elektroner fra dem. Denne prosessen aktiveres når temperaturen øker.
• Fotoionisering. Dens essens ligger i absorpsjonen av et høyenergifoton av et elektron og dets separasjon fra atomet.
• Kald elektronemisjon. Det oppstår på grunn av bombardement av katodeoverflaten av ioner.
• Termionisk utslipp. Denne prosessen skyldes fordampning av høyenergielektroner fra katoden og deres deltakelse i den påfølgende ioniseringen av plasmaet.

De navngitte prosessene ligger til grunn for klassifiseringen av utslippstyper (uavhengige og ikke-uavhengige).

Konseptet med utslippsuavhengighet

La oss vurdere saken med et katoderør. Det er en forseglet beholder der det er litt gass under et visst trykk. I endene av dette røret er det elektroder. Hvis en liten potensialforskjell påføres dem, vil praktisk talt ingen strøm oppstå. Dette skyldes mangel på tilstrekkelig antall ladebærere.

Hvis du varmer opp gassen eller utsetter den for ultrafiolett stråling, vil voltmeteret umiddelbart oppdage at det ser ut til en strøm. Dette er et tydelig eksempel på en ikke-selvbærende utslipp. Det kalles det fordi det er nødvendig med en ekstern ioniseringskilde (stråling, temperatur) for dens eksistens. Så snart denne kilden er fjernet, vil voltmeteravlesningene igjen bli null.

Hvis spenningen mellom elektrodene på røret økes i fravær av eksterne ioniseringskilder, vil en strøm begynne å vises, som vil gå gjennom flere stadier (metning, økning, reduksjon). I dette tilfellet snakker de om en uavhengig elektrisk utladning. Det krever ikke lenger eksterne kilder; de nødvendige ladningsbærerne genereres i selve systemet. Prosessene for deres dannelse forblir de samme som for en ikke-selvbærende utslipp. Ved høye spenninger og høye strømtettheter tilføres også termisk emisjon av katodeelektroner.

Strømspenningskarakteristikker til utladningen

Det er praktisk å studere selvopprettholdende og ikke-selvbærende gassutladninger hvis vi bruker spenningsavhengigheten til strøm (eller omvendt), som vanligvis kalles strømspenningskarakteristikk. Det lar deg bedømme ikke bare størrelsen på spenning og strøm i systemet, men også de elektriske prosessene som forekommer i det.

Nedenfor er strøm-spenningskarakteristikken, som gjenspeiler alle hovedfasene i utladningsutviklingen.

Som du kan se, er det tre av dem: mørk, ulmende og bue. Senere i artikkelen vil vi beskrive disse fasene mer detaljert.

Mørk utflod

Det er beskrevet av intervallet AC. Når spenningen U øker, øker strømmen I på grunn av en økning i hastigheten på ionebevegelse. Disse hastighetene er imidlertid lave, så det oppstår en ikke-selvopprettholdt utslipp. I BC-regionen når den metning og blir uavhengig, siden ionenes hastighet blir tilstrekkelig til å slå elektroner ut av den når man bombarderer katoden. Disse elektronene fører til ytterligere ionisering av gassen.

Den mørke ladningen fikk dette navnet fordi gløden er praktisk talt null: lav plasmakonsentrasjon, lave strømmer (10 -8 A), mangel på rekombinasjon av ioner og elektroner.

Glødeutslipp

På strøm-spenningskarakteristikken tilsvarer den sonen mellom punktene C og F. Av figuren kan man se at spenningen endres (faller og stiger), og strømmen øker stadig. To undersoner er av interesse:

1. OE-punkter - normal glødeutladning. Årsaken til strømøkningen her er knyttet til en økning i plasmaarealet i gassen. Det vil si at først er dette smale små kanaler, deretter utvider de seg på grunn av den kalde emisjonen av elektroner til de når hele volumet av røret. Fra dette øyeblikket er det en overgang til neste undersone.
2. EF-punkter - unormal utflod. Strømmen til denne selvutladningen i gassen begynner å øke på grunn av varmeelektronutslipp. Temperaturen på katoden øker gradvis og den begynner å avgi negativt ladede partikler.

Alle neon- og lysrør fungerer i det normale glødeutladningsområdet.

Gnist- og lysbueutladninger

Disse typene spontane utslipp dekker FG-sonen på figuren. De mest komplekse prosessene foregår her.

Når spenningen mellom elektrodene øker til en maksimal verdi (punkt F), og den termiske emisjonen av elektroner fra katoden aktiveres, vil det skapes gunstige forhold for dannelse av en ustabil gnilutladning. Det representerer kortsiktige sammenbrudd (mikrosekunder), som har en karakteristisk sikksakkform. Et slående eksempel i naturen er lyn i atmosfæren.

Utslippet skjer gjennom trange kanaler kalt streamere. De er smale brutte linjer av høyt ionisert plasma som forbinder katodeoverflaten med anoden. Strømstyrken i dem når titusenvis av ampere.

Stabilisering av gnistladningen fører til dannelsen av en stabil bue (punkt G-region). I dette tilfellet er hele volumet av gass i røret sterkt ionisert plasma. Overflaten til katoden varmes opp til 5000-6000 K, og anoden - til 3000 K. En slik sterk oppvarming av katoden fører til dannelsen av såkalte "hot spots" på den, som blir en kraftig kilde til termioniske elektroner og forårsake erosiv slitasje på denne elektroden. Spenningen under en lysbueutladning er ikke høy (flere titalls volt), men strømmen kan nå 100 A eller mer. Sveisebuen er et godt eksempel på denne typen utladning.

Således skyldes eksistensen av selvopprettholdende og ikke-selvbærende utladninger i gasser mekanismene for dens ionisering og plasmadannelse med økende spenning og strøm i systemet.