人类对等离子体的系统认识开始于19世纪30年代的气体放电研究，1928年Langmuir建立了等离子体的概念，即由大量具有相互作用的带电粒子组成的宏观中性的体系，是除气、液、固之外，广泛存在于自然环境的第四种物质形态。到70年代末，它已发展成为一门独立的分支学科，其研究对象为天体等离子体、近地电离层空间等离子体和人工产生的实验室等离子体。

根据粒子温度的差异，可将其分为高温等离子体和低温等离子体，这两种研究类型是不同的，高温等离子体一般指核聚变等离子体，包括太阳日冕，磁约束聚变或惯性约束聚变，它们的特点是极热的粒子和较高的等离子体密度，很难在实验室中产生(需要像托卡马克这样的大型装置)。

低温等离子体具有较低的粒子温度和密度。低温等离子体有广泛的研究和用途。一般采用实验室气体放电法生产，易于获取和维护。低温等离子体分为两种，一种是冷等离子体（Nonthermal plasma），另一种是热等离子体（Thermal plasma）。它们的区别在于粒子的热力学平衡状态，其中冷等离子体是宏观温度，或重粒子温度相对较低，电子温度可以很高。相反，热等离子体是热平衡等离子体，其中所有的粒子，包括电子，都是呈现较高温状态的，如大气电弧等离子体，电弧等离子炬，焊接等离子体等。

低温等离子体大多由放电产生，具有反应设备简单、启停快的特点。常用于材料处理、燃料转化、制氢、废气降解等领域。常见的低温放电等离子体产生形式有介质阻挡放电、电晕放电、滑动电弧放电、辉光放电、微孔放电等。

（1）介质阻挡放电

介质阻挡放电是1863年Simens等人在实验过程中发现的一种无声放电现象，通过外加高频高压交流电源产生的电场击穿电极间作为电介质的气体而产生等离子体的一种气体放电方式，电极的一部分被绝缘介质覆盖或插入放电空间，以防止放电电流随着电压的升高而不断上升，抑制电流光通道内火花放电的形成。通过施加足够高的交流电流，电极间隙中的气体可以被迅速分解。介质阻挡放电（DBD）是一种微通道的放电结构，放电间隙电流由大量脉冲电流丝构成。电流丝在时间和空间上的分布是不规则的，且反应主要发生在微放电中。

微放电是介质阻挡放电的核心。在一个交流电压循环中，每次微放电可分为三个阶段：Ⅰ.放电的形成；Ⅱ.放电击穿后,气体间隙电流脉冲或电荷的输送；Ⅲ.在微放电电流通道中，激发原子和分子，引发反应动力学，即自由基和准分子的形成过程。通常放电在几纳秒（10^-9秒）内就会中断完成，微放电的寿命一般在10纳秒的量级，原子和分子的激发和反应所需的时间在100纳秒到秒的量级。

（2）电晕放电

电晕放电通常发生在曲率半径较小的电极上(如针形电极或细丝电极)。在大气压力或高于大气压力时，一个强电场在电极附近形成，电离周围的空气，开始电晕放电反应。靠近电极的电子获得大量能量，并与气体分子碰撞电离并产生更多的电子，发生电子雪崩现象。它是气体介质在不均匀的电场中的一种局部自持放电现象，通常在导体及强电场边缘会出现蓝紫色光晕,高电场下的气体有大量的局部电离，但在弱电场下仍保持基态，电极之间没有击穿，这一过程被称为电晕放电。

按照不同的划分标准，可将电晕放电的产生做如下分类：

A.根据电极的极性，电晕放电可分为正电晕放电和负电晕放电。在正电晕放电中，进入电晕层的电子是由强电场中被激发粒子的光辐射产生的，光电离产生的电子触发雪崩放电，最终被阳极收集，正离子则通过电晕层进入外围弱场强区。负电晕放电的电晕层存在于极小曲率半径的阴极中，高能电子由气体分子电离产生。在负电晕放电中，阴极通常为细导线或针状，阳极通常为平板或圆柱形。

B.根据电源的类型，电晕放电可分为直流电晕放电、交流电晕放电和脉冲电晕放电。直流电晕放电和交流电晕放电是在高压下由于电极间电场分布不均匀而产生的放电形式。脉冲电晕放电主要利用电子作用激发、电离或解离气体分子，产生强氧化性自由基。

C.根据电极的形状，电晕放电可分为线板式、线线式、点板式、点点式以及线筒式等。使用最广泛的电极结构是线板和线筒式。

在电晕放电中，电场强度的不均匀分布对放电效果有很大影响。放电电流主要受施加于放电电极上的电压、电极类型、电极间距离、气体等因素的影响，其大小一般在微安到毫安范围内。

（3）滑动弧放电

滑动弧放电是一种在大气压条件下发生的周期性振荡放电形式，当一对电弧形电极之间施加高压时，电极最窄的部分会被击穿形成放电电弧。在气体的驱动下，电弧向上移动，电弧长度随电极间距离的增加而增加。当电弧长度达到临界值时，电弧消失，在电极最窄处形成新的电弧。滑动电弧放电具有电流密度大、发光强度高、温度高的特点。

（4）辉光放电

辉光放电是指低压气体中显示辉光的气体放电现象，即是稀薄气体中的自持放电（自激导电）现象。它由法拉第首次发现，包括两个过渡阶段，亚正常辉光和异常辉光。辉光放电主要用于制造氖稳定管和氦氖激光器等。