带有弯曲表面的电极微间隙下气体击穿的偏离特性的物理机制

摘要

微间隙下带有弯曲表面电极的气体击穿特性将偏离传统帕邢曲线,此特性一般分为三个阶段:一个上升左支,一个平台区域和一个上升右支.本文使用了粒子-蒙特卡洛碰撞(PIC-MCC)模拟方法,研究了针-板电极微间隙下击穿电压的偏离特性的产生原因.文中模拟了击穿电压Vbr随电极间距d以及气压p的变化,并通过离子密度分布研究了其内在的物理机制.研究结果表明,在微米级间隙下,Vbr不再是pd乘积的函数而分别是d和p的函数.偏离的平台特性在Vbr随d和p的变化曲线中都被观测到,此现象是由于一种放电位置的自调制机制所导致的且由此机制确立了在变化的d和p下的平台出现条件.此外,离子增强场致发射机制的影响也通过理论计算加以考量,此机制仅在间隙距离低于一个临界值是才有效.因此,两种机制分别在较大间隙下导致了偏离的平台区与较小间隙下导致了偏离的左支.