按照气体放电时极间电压和放电电流之间的伏安关系，气体放电可以分为四种不同的形式：

（1）暗放电    暗放电是带电粒子在电场的作用下定向移动形成的，其放电电流往往很小，有时只有几微安，并随带电粒子的数量的增多而增大，同时也会随着极间电压的升高而增大。

图1-2 气体放电的伏安特性曲线

Fig.1-2 Volt-ampere characteristics curve of gas discharge

（2）火花放电和辉光放电    在暗放电的状态下如果升高极间电压，会发生伴有发光的放电，在气压较高时，放电通道呈现细的线条形状，并有闪光和破裂声，具有火花的明显特征，这就是火花放电。在火花放电时只有放电通道的气体被击穿并变成导体，所以在发光的放电通道内电流密度非常大，还会引起导电气体内部温度和压力急剧增加，它与周围其他气体所形成的压力梯度会使放电通道迅速扩大，电流急剧增大而电压反而迅速降低，极间呈现出负阻抗特性。如果此时电源功率不够大，电压将会迅速下降使放电结束。如果电源功率足够大，电压下降到一定数值以后就将保持基本不变，而放电将转变为另一种形式——弧光放电。因此，火花放电是一种不稳定的放电状态，往往是一种过渡的存在，这也是他的一个特性。
从图1-2可以看到，越过暗放电区后，如果继续增大极间电压或者减小外电路的电阻，电流会突然剧增，发生击穿，如果这时的气压较小，放电就会发出特有的辉光，因此被称为辉光放电。辉光放电的基本条件就是气压低、密度小，带电粒子很容易被加速获得足够的能量，撞击阴极产生二次电子发射。辉光放电又可以分为，前期辉光放电、正常辉光放电和异常辉光放电。前期辉光放电还伴随有暗放电。正常辉光放电的放电电流随输入功率的增大而增大，而电压基本保持不变，并低于击穿电压。越过正常辉光的区域，电流和电压都会急剧上升，直至变成弧光放电，这一区域就是异常辉光放电区域。辉光放电是一种复杂的稳态自持放电，应用非常广泛。

（3）弧光放电    弧光放电是气体放电的另一种非常重要的形式，放电电流密度大，发光度强，温度高，其更大特点是在低的电压下能流过很大的电流。发生弧光放电时，极间电压几乎保持不变，但电流的变化范围却可以很大。弧光放电在高气压和低气压的情况下都可以放生，形成热力学平衡或近似热力学平衡的等离子体。弧光放电又分为热电子弧光放电和冷阴极弧光放电。热电子弧光放电是利用阴极的高温发射电子来维持放电的，又根据是否需要外部热源加热阴极分为自持和非自持两种。冷阴极弧光放电的阴极温度也远高于常温，但却不足以形成热电子发射。由于弧光放电是气体放电的最成熟阶段，所以整个放电通道都处于稳定的平衡状态。