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[IEEE 2018年第二届国际电介质会议(ICD) - 布达佩斯(2018.7.1-2018.7.5)] 2018年IEEE第二届国际电介质会议(ICD) - 基于PIC/MCC方法的微间隙气体击穿数值模拟

DOI：10.1109/ICD.2018.8514613 出版年份：2018 更新时间：2025-09-10 09:29:36
摘要： 基于汤森效应的帕邢曲线曾用于描述气体击穿电压，但越来越多实验表明，当电极间距小于10微米时该理论并非完全准确。因此研究微尺度间隙击穿规律及微电子元件绝缘结构的放电机制具有重要意义。本研究采用粒子模拟/蒙特卡罗碰撞方法进行数值实验，模拟空气中微间隙放电过程。通过带电粒子数量变化、电流强度及电场分布作为击穿判据来分析微间隙击穿特性，不同判据确定的击穿时刻基本一致。此外，在不同外加电压和阴极温度下，场致发射与热电子发射对阴极总电子发射的贡献存在差异。该系列实验结果可为微尺度介质击穿的物理机制提供进一步理论指导。
作者： Xinyu Gao，Guodong Meng，Kejing Wang，Dujiao Zhang，Chengye Dong，Nan Li，Yonghong Cheng
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研究概述 实验方案

研究目的

研究微电子元件中绝缘结构的微尺度间隙击穿规律及放电机制。

研究成果

基于PIC/MCC方法的三维数值实验研究了微尺度下的气体击穿现象。通过分析带电粒子数量、电流强度和电场分布的变化作为击穿判据，揭示了微间隙中的击穿特性。该击穿过程可分为初始阶段和流注阶段。在不同外加电压和阴极温度条件下，场致发射与热电子发射对阴极总电子发射的贡献存在差异。研究结果可为微尺度介质击穿的物理机制提供理论指导。

研究不足

仅包含背景气体中自由电子的模拟模型显示，当间隙小于10微米时未发生击穿现象，这表明该模型在特定条件下模拟击穿的能力存在局限性。

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