伏安特性曲线和巴邢曲线

磁控溅射使电子和气体分子碰撞产生电离的条件，一个是要有高压电极，要有正极和负极，正极是吸引电子，负极是吸引离子，而且还要有一定的真空度，使得电子和气体分子产生碰撞，真空度太高了，电子就碰不到气体分子，就得不到气体离子，所以要有适当的电极之间所加的电压还有适当的真空度，接通两级之间电源以后电子在加速成为高能电子，高能电子在向阳极运动的过程中与气体分子碰撞，才能使气体分子电离，气体电离的过程发展速度是很快的，叫繁流过程也叫雪崩放电过程，使两级之间的电流迅速增加，而且同时产生辉光放电。

这是一个繁流过程的示意图，大家看左边是阴极，右边是阳极，离子都向阴极运动，电子都向阳极运动，最左边的这个离子加速轰击到达阴极以后，要从阴极激发出二次电子，初始的电子在向阳极的运动中得到了能量，他和中性的原子碰撞以后就使中性原子电离，本身变成正离子，另外出现两个电子，这两个电子在向阳极运动的过程中又被加速具有足够能量，又使两个中性原子电离，得到两个离子和4个电子，这4个电子在向阳极运动中又和中性原子碰撞，得到4个离子和8个电子，这种急速式的繁流过程，电子数量很快的就增加。

我们可以测得阴阳极之间的电流增加的情况，如上图所示这条曲线就是气体放电的伏安特性曲线，也就是两级间的电压电流的变化情况曲线，众坐标代表的是两级之间加的电压，横坐标代表的是测速的电流，单位是安培，这是一个比较小的测试仪器，所以最大电流也就是10安培，来分析几条主要的曲线，首先看AB这条曲线就是雪崩放电过程的曲线，随着电压的增加电流迅速增加，BC这段是电流稳定发展的过程，从C点到E点是个陡降的过程，E点到F点，他的电压是不变的，但是放电电流在增加，这个时候是因为从E点开始在阴极的局部产生辉光光点，随着外界能量的提高，辉光点沿着阴极表面逐渐发展到F点，辉光布满了整个阴极，EF段是电压不变，电流随着阴极放电面积的增加而增加，叫正常辉光放电的阶段。从F点到G点是外界能量的提高，使两级间的电流随着电压的升高而增大，这段曲线叫做异常辉光放电的阶段。到了G点以后，阴极的局部就产生了很高的电流密度，就产生热电子发射的过程，电压一下子降到了几十伏，电流突然增大，由十安培一直增加到一百安培二百安培，G点到H点的过程是个陡降的过程，是一个由辉光放电向弧光放电转变的过程，到了F点以后，放电就从几百伏变成几十伏，电流由几安培加到几十安培，一百安培以上，进入了弧光放电阶段，所以这条曲线大家要理解的是一开始电流增加的很快，是繁流过程，到达了C点，要产生一个压降，从EF这段看是正常辉光放电，FG是异常辉光放电，从G点陡降到H点是一个辉光放电向弧光放电的陡降过程，由几百伏特几安培的放电过渡到几十伏特上百安培的放电过程，是一个弧光放电的过程。

前面说了气体放电要有个两级之间加的电压，还要有个合适的真空度，就是气体的气压，但是科学家发现气体点燃的条件除了电压和真空度有关之外，还和阴阳极之间的距离有关，以上是他测定的几条曲线，曲线上的数字前面代表的是气体，测试中的气体，后面代表的是阴极材料，所选用的阴极材料基本都是铁阴极，只是在铁的零件上做实验，充入的是空气/氩气/氖气/氦气等等，首先来看阴极是铁材料，充入的氩气的情况是下面第二条曲线，整个图的物理意义是众坐标代表的是点燃电压，横坐标代表的是一个乘积的数据，P是气压乘以D（阴阳极之间的距离），单位是1.33Pa*cm.大家看氩气这条曲线，他的气体放电点燃的气压是在1整个数据这，也就是1.33Pa*cm等于横坐标1这个值，在这个条件下气体的点燃电压从众坐标来看也就是400多伏特，小于这个值，放电电压点燃电压也要提高，大于这个值，点燃电压也要提高，所以一般在实际生产中对于一个新的工艺是逐渐摸索出点燃电压和真空镀的关系，当工艺成熟了以后就是所以确定真空度，然后接通放电的电源，马上就会产生辉光放电。现在没有起辉，把真空度调好，当合上电源以后马上就产生辉光放电，把电源关上以后这个辉光马上就停止了，所以实际生产中主要控制起辉电压和工作真空度，把这两个条件摸索好了操作是很方便的。

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