El punto de la "I" marca la transición de una baja corriente resplandor de descarga, donde el gas características determinan el comportamiento, a una alta corriente de arco, donde electrodo termoiónica o de alto campo de emisión y hasta la evaporación dominar.
A continuación es un "primer orden" análisis de las transiciones en los puntos "D" y "yo".
En los niveles bajos de corriente ("B" - "D"), lo que ocurre aquí es que un electrón emitido desde el cátodo choca con y ioniza los átomos de gas en su camino hacia el ánodo, la producción adicional de electrones, que puede ionizar átomos adicionales, etc. Para $n_0$ inicial de los electrones emitidos por el cátodo, con el cátodo-ánodo espaciado $d$, el número de electrones de llegar al ánodo $n_a$ es:
$$ n_a = n_0 e^{\alpha d} $$
Aquí $\alpha$ es el primer Townsend coeficiente de ionización; $1/\alpha$ es el promedio de la distancia entre ionizante colisiones. En promedio, cada emite electrones produce $ \left( e^{\alpha d} - 1 \right)$ nuevos electrones.
Resulta que:
$$ \frac{\alpha}{p} = f \left( \frac{E}{p} \right) $$
donde $p$ es la presión del gas, $E$ es el campo eléctrico aplicado, y $f$ denota una relación funcional. (Así que, a presión constante, como el que se aplica la tensión aumenta, $\alpha$ hace también.)
Por supuesto, cada gas ionizado átomo de resultados en un ión cargado positivamente, así como un electrón; estos iones deriva hacia el cátodo. (Corriente Total $I=I_0e^{\alpha d}$ es la suma de los electrones y de iones de corrientes a través de cualquier plano entre los electrodos.)
¿Qué sucede cuando estos iones alcanzar el cátodo es crucial para la corriente oscura / resplandor de descarga de la transición. Cuando los iones chocan con el cátodo, algunas fracción $\gamma$ "patada" un nuevo electrones desde el cátodo; $\gamma$ es el segundo Townsend coeficiente de ionización. Con este efecto, el número total de electrones emitidos desde el cátodo $n_{0t}$ es:
$$ n_{0t} = n_0 + \gamma n_{0t} \left(e^{\alpha d} -1 \right) $$
Nota el efecto de retroalimentación que ahora está presente: cada uno de los electrones emitidos por el cátodo puede producir adicionales del cátodo, los electrones a través de los dos efectos. Resolución de problemas:
$$ n_{0t} = n_0 \frac{e^{\alpha d}}{ 1 - \gamma \left(e^{\alpha d} -1 \right)} $$
$\gamma$ también es un (diferentes) de la función de $E/p$:
$$\gamma=g (E/p)$$
A partir de esta fórmula se pueden identificar las Townsend criterio para que una chispa de ruptura, donde el número total de electrones (y la corriente) ir hasta el infinito:
$$ \gamma \left( e^{\alpha d} -1 \right) = 1 $$
Lo que ocurre a continuación depende de la fuente de electricidad. Si poco a poco fuimos aumentando el voltaje de una "rigidez" de la fuente (uno con baja resistencia en serie) conectado directamente a través del tubo, el "infinito actual" cuando el Townsend criterio se cumple, tendría que salir corriendo directamente hacia el arco de la región de más allá del "yo", sin pasar por el resplandor de descarga de la región en su totalidad.
Supongamos que en lugar de que tenemos un fijo de la fuente de voltaje conectada a la sonda a través de una gran variable resistor en serie. (Ver a este buen análisis, por ejemplo). El punto de funcionamiento es variada mediante el ajuste de la resistencia. Luego, después de la avería en el "D", el tubo puede operar de forma estable en el resplandor de descarga de la región, con el tubo de punto de funcionamiento se ajusta automáticamente a la fuente (alimentación de tensión + resistencia variable). [El punto de funcionamiento es estable si el total de la resistencia (resistencia variable + incremental de la resistencia de la sonda) es positiva.]
El resplandor de la corriente de descarga se puede aumentar mediante la reducción de la variable externa resistencia. Sin embargo, el resplandor de la corriente de descarga no se puede aumentar indefinidamente. Como el tubo de corriente y la tensión aumentan, el bombardeo de la corriente calienta los electrodos, que conduce a un aumento de la emisión termoiónica desde el cátodo. Con suficiente calefacción (es decir, en el punto "I"), cátodo de emisión termoiónica y material de evaporación crea un menor voltaje "alternativa" al resplandor de la descarga, y un completo soplado del arco resultados. En este modo, el original de gas en el tubo es en un sentido redundante; el arco puede crear su propio plasma de vaporizado material de electrodo.
[Nota: no parece ser todavía la incertidumbre acerca de la importancia relativa de termoiónica y de emisión de campo en el arco comportamiento.]
