Газы при небольших напряженностях электрического поля обладают исключительно малой проводимостью. Ток в газах может возникнуть только при наличии в них ионов или свободных электронов. Ионизация нейтральных молекул газа при малых напряженностях электрического поля может возникнуть только под действием внешних факторов, Внешними факторами, вызывающими ионизацию газа, являются: рентгеновские лучи; ультрафиолетовые лучи; космические лучи; радиоактивное излучение, а также термическое воздействие — сильный нагрев газа. При ионизации газа, обусловленной внешними факторами, происходит расщепление молекул на положительные и отрицательные ионы. Электропроводность газа, обусловленная действием внешних факторов, называется несамостоятельной.
Одновременно с процессом ионизации происходит и процесс рекомбинации, когда часть положительных ионов вновь соединяется с отрицательными частицами и образует нейтральные молекулы. Наличие рекомбинации препятствует безграничному росту числа ионов в газе и объясняет установление определенной концентрации ионов спустя короткое время после начала действия внешнего ионизатора. Предположим, что ионизированный газ находится между двумя плоскими параллельными электродами, к которым приложено электрическое напряжение. Под действием напряжения часть ионов будет перемещаться и нейтрализоваться на электродах, в цепи возникнет электрический ток. Другая часть ионов исчезнет за счет рекомбинации. Из сказанного следует, что электропроводность газов имеет смешанный характер — ионный и электронный. Наиболее распространенным газообразным диэлектриком является воздух. В начале кривой до напряжения UH ток пропорционален напряжению, т.е. и выполняется закона Ома. При U > UH ток достигает насыщения и дальнейшее увеличение напряжения не вызывает увеличения тока. Ток насыщения зависит от интенсивности внешней ионизации. Реальное значение плотности тока насыщения в воздухе в нормальных условиях весьма мало и составляет примерно
10–15 А/м2. Поэтому воздух при напряжениях U < UKP можно рассматривать как весьма совершенный диэлектрик. При больших значениях напряженности электрического поля (при U > UKP) возможна ударная ионизация нейтральных молекул за счет соударений заряженных частиц с молекулами газа. Ударная ионизация возникает в тех случаях, когда кинетическая энергия заряженных частиц, движущихся под действием сильного электрического поля достигает достаточно больших значений. Электропроводность газа, обусловленная ударной ионизацией, носит название самостоятельной. При возникновении самостоятельной проводимости ток вновь начинает увеличиваться с возрастанием напряжения.
Еще раз подчеркнем, что самостоятельная проводимость может возникнуть только в сильных электрических полях. В слабых электрических полях ударная ионизация отсутствует и самостоятельная электропроводность не наблюдается.
