23 / 2021-05-24 16:51:23

不同电极结构微间隙空气放电及击穿机制研究

       为了研究低电压、微间隙中不同电极结构对击穿放电微观特性的影响， 本文采用粒子法(PIC/MCC)进行仿真，着重研究了不同电极结构(球形、柱形、锥形)下击穿放电的起始和发展过程，通过对电极间距为微米级的仿真研究，并与Paschen曲线进行对比分析发现在电极间距为1-4μm范围内的放电属于场致发射机制。分析了电极结构对空间电场分布、粒子密度、电流强度和放电通道的影响。研究发现：锥形电极和球形电极在空气间隙内电场分布局部不均匀，在阴极表面更容易形成场致发射现象从而对击穿电压阈值产生影响，同时，电极结构对电场分布的影响最终影响阴极表面场致发射强度和等离子体通道形成的有效面积，影响场致发射电流大小以及放电通道形成的快慢。经实验进一步验证了电极结构对击穿电压和放电时间的影响：相同情况下，锥形电极的击穿电压最小且相对于球形电极和柱形电极最先击穿，放电时间最短；柱形电极的击穿电压最大且放电时间最长。