2.2.1 场致发射击穿

以往的大量实验研究表明，小间隙真空的击穿过程首先在间隙中有很小的电流（预击穿电流）流过，该电流随着所加电压的升高会逐步增加，直至发生击穿。在毫米级触头间隙下，击穿场强与触头材料有关，大约为108V/m量级。此外，实验发现真空度在10-8～10-5Pa范围内时，击穿电压不受真空度影响。一般认为预击穿电流来源于阴极表面的电子发射过程（Field Electron Emission-FEE）。通过实验数据可以获得预击穿电流I和触头间隙中电场强度E的关系，它们满足如下关系：

式中 A和B——与触头表面状况有关的常数。

对阴极场致发射电流的定量研究表明，击穿是由于阴极场致发射电流作用的结果，被称为场致发射击穿理论。已有的研究结果表明，场致发射主要在真空间隙d≤0.5mm的情况下对真空间隙击穿起主导作用，但是对于触头间隙距离远大于0.5mm的高电压等级真空灭弧室，场致发射击穿理论无法解释其中的击穿现象。

在以往对预击穿过程进行的研究中发现，阴极的电子发射电流会对阳极局部区域轰击，引起阳极材料的蒸发。更加深入的研究表明，真空击穿是由于产生阴极场致发射电流的阴极微凸起在电场的作用下离开阴极所引起的。