电脉冲是指电压突变或电流突变的瞬间,产生的强烈高频脉冲。在一定条件下,电脉冲可以使物质表面或内部发生形貌、结构或性质的变化。电脉冲技术被广泛应用于金属材料表面改性、生物细胞破碎、废水处理等多个领域。
电脉冲的形成机制之一是电磁感应。当瞬间施加电压或电流时,导体内部产生电磁感应电场,这个电场的方向与瞬间的电流方向垂直。导体内部存在自感作用,它抵消阻碍电流增长的磁阻力,使电流突然增大,导致电压瞬间跳升。此时,电磁感应电场借助这个瞬间的电压跳跃,从而形成了电脉冲。
电磁感应是电脉冲形成的最常见机制之一,在高压脉冲电场、脉冲磁场等应用实践中有着重要的应用价值。
载流子的弛豫是电脉冲形成机制之一。当电流发生突变时,载流子的弛豫导致电场的瞬间变化,进而产生电脉冲。载流子在弛豫中以速率与电场的强度成正比,以速率与载流子的浓度成反比的方式变化,因此载流子弛豫是产生电脉冲的一个必要条件。
在半导体、光电器件等领域中,载流子弛豫机制是电脉冲技术的重要应用基础。
静电感应是另一种电脉冲形成机制。当电极上有一个分布式电荷,当突然将其放电时,会形成一个瞬间的电流脉冲,而这个脉冲的形成是靠静电感应产生的,即放电过程中电极处于一个不稳定平衡的状态。这种电脉冲具有精密仪器、电子工艺学等领域的重要应用。