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摘要
气体火花开关在脉冲功率技术中得到了大量应用，但由于脉冲功率技术大电流高电压的特点，气体火花开关在使用过程中很容易对电极表面造成烧蚀，烧蚀产生的金属微粒会显著影响开关的稳定性和可靠性。本文首先针对大气压氮气环境下的三电极气体火花开关放电过程进行了建模，对触发极边缘高场强区域的电离系数进行了修正，使用场致电子发射电流模拟了初始电子产生的过程，深入探究了开关导通的物理机理，详细叙述了开关击穿过程各阶段的放电形态。接着研究了金属微粒对于击穿过程的影响，研究表明金属微粒的存在增强了触发极附近的电场，加速了初始电子云的产生，同时金属微粒与触发极之间会率先击穿，并成为后续流注发展的源头。除此之外，金属微粒对于流注的传播具有阻碍作用，使放电通道产生分支。在最后本文讨论了不同形状以及尺寸的金属微粒对于放电过程的影响，这些都为进一步研究三电极气体火花开关放电过程以及金属微粒诱发开关击穿的物理机理提供了理论支撑。
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