高气压氦气平行极板击穿电压及场致发射的影响

作者：杨初平; 耿屹楠^*; 王捷; 刘兴南; 时振刚

来源：Acta Physica Sinica, 2021, 70(13): 333-342.

• 场致发射
• 氦气
• 高气压
• 击穿电压

本文建立了高气压下的氦气放电模型,通过与试验对比,验证了模型的有效性,并利用该模型对高气压下"场致发射"的影响进行了探讨.通过Fowler-Nordheim方程将电流密度转化为电子通量,并将电子通量添加到COMSOL相应的壁边界条件中进行仿真,在宏观层面(击穿电压)以及微观层面(空间电子密度)进行分析.研究发现,场致发射电流密度J由电场强度E、场增强因子β以及金属逸出功W共同决定;β=300时场致发射的影响可以忽略,而对于β=400、电场强度10 MV/m以上的工况,场致发射对击穿的影响较大;对于以铜为平行平板电极的氦气击穿来说,电场强度E小于8 MV/m时可以忽视场致发射的作用;在微观层面上,场致发射能够给放电空间提供新的"种子电子",进而提升整个空间的电子密度,使得粒子碰撞反应加剧,最终导致击穿.

• 单位
  清华大学