聚酰亚胺电荷捕获和输运特性的研究

摘要

航天器介质受到空间中电子束和离子束辐射产生的深层充放电极大地影响着航天器的安全运行和寿命.介质的电荷输运特性决定着航天器深层带电水平,聚酰亚胺广泛地应用于航天领域,然而其电荷输运特性和机制尚不完全清楚.本文首先提出了聚合物介质的库仑势垒电荷捕获修正模型,研究了介质的陷阱捕获截面和捕获概率特性.然后,考虑电荷注入、电荷入陷/脱陷动力学响应、电荷传导等过程,建立了聚合物介质双极性电荷输运模型(BCT).采用有限差分本征无振荡方法和有限边界元法分别求解BCT模型中的电荷连续性方程和泊松方程,可以计算得到高稳定高精度的表面电位衰减和空间电荷分布结果.采用遗传算法对比BCT模型的仿真结果和实验测试得到的电子束辐射后聚酰亚胺的表面电位衰减特性,优化了聚酰亚胺的电荷输运参数.将经过优化的电荷输运参数带入BCT模型中,计算得到了聚酰亚胺材料的表面沉积电荷衰减特性和介质体内电场及电荷分布特性.