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ID / 提交时间

131 / 2024-04-14 16:08:17

标题

Effect of Space Charge on Thermal Field Emission in Vacuum Gaps

关键字

thermal field emission,space charge effect,electron emission,microprotrusion,vacuum breakdown

主题及专题

7)Fundamental physics in Switchgear

状态

全文录用

作者

Jiaqi Zhao / Xi’an Jiaotong University；State Key Laboratory of Electrical Insulation and Power Equipment

Jing Liu / Xi’an Jiaotong University；State Key Laboratory of Electrical Insulation and Power Equipment

Xinguo Zhang / Xi’an Jiaotong University；State Key Laboratory of Electrical Insulation and Power Equipment

Rui Li / Xi’an Jiaotong University；State Key Laboratory of Electrical Insulation and Power Equipment

Yingsan Geng / Xi’an Jiaotong University；State Key Laboratory of Electrical Insulation and Power Equipment

Zhenxing Wang / Xi’an Jiaotong University；State Key Laboratory of Electrical Insulation and Power Equipment

摘要

真空分解研究对于推动现代技术发展至关重要。在真空间隙击穿之前，会发生预击穿过程，其中阴极的电子发射起着至关重要的作用。然而，电子发射通常受到空间电荷效应的限制，无法进一步发展。目前对空间电荷的研究主要集中在稳态过程上，缺乏基于电场变化实时推动空间电荷的多物理场模型。因此，本文建立了热-电场耦合模型，并开发了将电子运动与电场变化实时联系起来的代码。模拟真空间隙内阴极表面微突起的电子发射，研究了空间电荷对热场发射的影响。结果表明，与无约束条件相比，空间电荷约束下的预击穿电压和电流分别增加了 15.69% 和 188.46%。在高温下，空间电荷效应显著抑制了阴极表面的电子发射，提高了间隙的介电强度。关于阴极表面功函数，空间电荷效应可以减少其对电子发射的影响，并且在均匀功函数条件下的衰减比非均匀条件下的衰减更显着。