Sé cómo se comporta un espacio de aire: para voltajes más bajos, la resistencia es extremadamente alta, hasta que se alcanza el voltaje de chispa, momento en el que la resistencia cae rápidamente, creando un arco eléctrico. Ahora bien, ¿cómo se comporta eso si le quitamos el aire?
Supongamos una parte del circuito electrónico que es una tubería de vacío con dos electrodos en sus extremos. De lo contrario, los electrodos están separados por un material extremadamente (infinitamente) altamente resistivo. ¿Cómo se vería el gráfico I:U de voltaje a través del espacio vacío versus el amperaje del flujo de corriente para un elemento como este? ¿De qué dependería, además del voltaje (y posiblemente la distancia entre los electrodos)?
Según tengo entendido, algo de carga fluye a través del vacío entre electrodos con carga opuesta, pero no es tan sencillo como en el caso de los conductores normales. ¿Como se ve eso? ¿Cuáles son las advertencias? ¿Existe un equivalente simple en el circuito común que se comporte de la misma manera que un espacio vacío para las características eléctricas comunes (curva de voltaje-resistencia, etc.)?
Un alto vacío también se romperá bajo un campo de CC suficientemente alto. Bajo un voltaje de CC creciente, pequeñas proyecciones en el electrodo negativo (llamadas "asperezas") comienzan a experimentar un campo eléctrico localizado que es suficiente para iniciar la emisión de campo, a menudo acompañada de un intenso calentamiento localizado, emisión termoeléctrica o incluso emisión explosiva de electrones y expulsión del material del cátodo en el hueco. La emisión de campo es una función de la función de trabajo del material del cátodo, es decir, la facilidad con la que se pueden extraer los electrones del cátodo. Cada uno de estos eventos genera un microplasma en el sitio de la aspereza y, eléctricamente, cada evento aparece como un pequeño pico de corriente a través del espacio. Bajo voltajes algo más altos, uno de estos eventos puede culminar en una chispa que cierra completamente la brecha. Si se impulsa desde una fuente de baja impedancia, la chispa puede convertirse en un arco de vacío sostenido. Los arcos de vacío a menudo provocan un calentamiento significativo y la fusión de la superficie del ánodo y del cátodo.
Un espacio de vacío de alto voltaje (como en un cátodo-ánodo de tubo de vacío transmisor, un capacitor de vacío o un interruptor de vacío) se puede "acondicionar" para operar a voltajes más altos mediante el uso de un suministro de HV ajustable, una resistencia limitadora de corriente y un pequeño capacitor. Cualquier aspereza es derretida o vaporizada por la energía controlada en el capacitor HV, pero la resistencia previene la formación de arcos dañinos. El alto voltaje se aumenta lentamente hasta que el espacio puede funcionar al máximo voltaje sin más averías. Este proceso también se denomina "golpeteo puntual".
Aunque los mecanismos son diferentes, tanto los espacios de aire como los de vacío pueden mostrar pulsos de corriente previos a la ruptura. Y, una vez que se produce la ruptura de la chispa o la formación de arcos, las características de resistencia negativa VI también son similares para las chispas y los arcos gaseosos y de vacío. Sin embargo, cuando el flujo de corriente se detiene temporalmente (como durante un cruce por cero de corriente en un circuito de CA), un arco de vacío generalmente recuperará su fuerza dieléctrica más rápidamente que un arco dentro de un gas.
Se puede encontrar una buena discusión en "Iniciación de la ruptura eléctrica en el vacío" por RV Latham, 1978 Physics in Technology 9 20-5, DOI: 10.1088/0305-4624/9/1/I02
ilmari karonen
SF.