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二极管间隙距离对场致发射过程中空间电荷效应的影响

左应红 王建国 范如玉

二极管间隙距离对场致发射过程中空间电荷效应的影响

左应红, 王建国, 范如玉
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-04-03
  • 修回日期:  2012-06-01
  • 刊出日期:  2012-11-05

二极管间隙距离对场致发射过程中空间电荷效应的影响

  • 1. 清华大学工程物理系, 北京 100084;
  • 2. 西北核技术研究所, 西安 710024

摘要: 在强电场条件下, 由阴极通过场致发射产生的电子具有很强的空间电荷效应, 因此真空二极管的空间电荷限制电流是设计高功率微波源等强流电子束器件时需要考虑的重要参数. 场致发射电流密度只和阴极材料、阴极表面电场等有关, 而空间电荷效应则会受二极管电压、间隙距离等因素的影响. 为研究二极管间隙距离对场致发射过程中空间电荷效应的影响, 建立了由场致发射阴极构成的一维平板真空二极管物理模型, 利用第一性原理的粒子模拟方法, 研究了二极管间隙距离和外加电压等参数变化时的阴极表面电场随时间的演变特性, 得到了阴极表面稳态电场和二极管间隙距离之间的关系. 结果表明, 场致发射过程开始后, 阴极表面电场先有个振荡过程, 随后趋于稳定; 在同一外加电场条件下, 间隙距离越长, 稳态电场的绝对值越小, 且达到稳态所需的时间也越长; 间隙距离越短, 当阴极表面电场达到稳定状态时, 二极管间隙区的电场分布变化越剧烈.

English Abstract

参考文献 (16)

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