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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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  • 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.
    [1]

    Han M, Zou X B, Zhang G X 2010 Fundamentals of Pulsed Power Technology (Beijing: Tsinghua University Press) p124-146 (in Chinese) [韩旻, 邹晓兵, 张贵新 2010 脉冲功率技术基础 (北京: 清华大学出版社) 第124-146页]

    [2]

    Barker R J, Schamiloglu E (Translated by Zhou C M, Liu G Z et al.) 2005 High-Power Microwave Sources and Technologies (Beijing: Tsinghua University Press) pp277-312 (in Chinese) [Barker R J, Schamiloglu E著, 周传明, 刘国治等译 2005 高功率微波源与技术 (北京: 清华大学出版社) 第277—312页]

    [3]

    Mesyats G A 1998 Explosive Electrons Emission (Ekaterinburg: URO-Press) pp1-49

    [4]

    Li F, Xiao L, Liu P K, Yi H X, Wan X S 2011 Acta Phys. Sin. 60 097901 (in Chinese) [李飞, 肖刘, 刘濮鲲, 易红霞, 万晓声 2011 物理学报 60 097901]

    [5]

    Fowler R H, Nordheim L 1928 Proc. R. Soc. London, Ser. A 119 173

    [6]

    Child C D 1911 Phys. Rev. 32 492

    [7]

    Langmuir I 1913 Phys. Rev. 2 450

    [8]

    Barbour J P, Dolan W W, Trolan J K, Martin E E, Dyke W P 1953 Phys. Rev. 92 45

    [9]

    Anderson W A 1993 J. Vac. Sci. Technol. B 11 383

    [10]

    Feng Y 2007 Ph. D. Dissertation (Berkeley: University of California)]

    [11]

    Jensen K L 2009 J. Appl. Phys. 107 014905

    [12]

    Rokhlenko A, Jensen K L, Lebowitz J L 2010 J. Appl. Phys. 107 014904

    [13]

    Wang X X, Liao X H, Luo J R, Zhao Q L 2008 Acta Phys. Sin. 57 1924 (in Chinese) [王小霞, 廖显恒, 罗积润, 赵青兰 2008 物理学报 57 1924]

    [14]

    Liu J, Shu T, Li Z Q 2010 Acta Phys. Sin. 59 2622 (in Chinese) [刘静, 舒挺, 李志强 2010 物理学报 59 2622]

    [15]

    Jonge N D, Allioux M, Doytcheva M, Kaiser M, Teo K B K, Lacerda R G, Milne W I 2004 Appl. Phys. Lett. 85 1607

    [16]

    Birdsall C K 1991 IEEE Trans. Plasma Sci. 19 65

  • [1]

    Han M, Zou X B, Zhang G X 2010 Fundamentals of Pulsed Power Technology (Beijing: Tsinghua University Press) p124-146 (in Chinese) [韩旻, 邹晓兵, 张贵新 2010 脉冲功率技术基础 (北京: 清华大学出版社) 第124-146页]

    [2]

    Barker R J, Schamiloglu E (Translated by Zhou C M, Liu G Z et al.) 2005 High-Power Microwave Sources and Technologies (Beijing: Tsinghua University Press) pp277-312 (in Chinese) [Barker R J, Schamiloglu E著, 周传明, 刘国治等译 2005 高功率微波源与技术 (北京: 清华大学出版社) 第277—312页]

    [3]

    Mesyats G A 1998 Explosive Electrons Emission (Ekaterinburg: URO-Press) pp1-49

    [4]

    Li F, Xiao L, Liu P K, Yi H X, Wan X S 2011 Acta Phys. Sin. 60 097901 (in Chinese) [李飞, 肖刘, 刘濮鲲, 易红霞, 万晓声 2011 物理学报 60 097901]

    [5]

    Fowler R H, Nordheim L 1928 Proc. R. Soc. London, Ser. A 119 173

    [6]

    Child C D 1911 Phys. Rev. 32 492

    [7]

    Langmuir I 1913 Phys. Rev. 2 450

    [8]

    Barbour J P, Dolan W W, Trolan J K, Martin E E, Dyke W P 1953 Phys. Rev. 92 45

    [9]

    Anderson W A 1993 J. Vac. Sci. Technol. B 11 383

    [10]

    Feng Y 2007 Ph. D. Dissertation (Berkeley: University of California)]

    [11]

    Jensen K L 2009 J. Appl. Phys. 107 014905

    [12]

    Rokhlenko A, Jensen K L, Lebowitz J L 2010 J. Appl. Phys. 107 014904

    [13]

    Wang X X, Liao X H, Luo J R, Zhao Q L 2008 Acta Phys. Sin. 57 1924 (in Chinese) [王小霞, 廖显恒, 罗积润, 赵青兰 2008 物理学报 57 1924]

    [14]

    Liu J, Shu T, Li Z Q 2010 Acta Phys. Sin. 59 2622 (in Chinese) [刘静, 舒挺, 李志强 2010 物理学报 59 2622]

    [15]

    Jonge N D, Allioux M, Doytcheva M, Kaiser M, Teo K B K, Lacerda R G, Milne W I 2004 Appl. Phys. Lett. 85 1607

    [16]

    Birdsall C K 1991 IEEE Trans. Plasma Sci. 19 65

  • [1] 张雅男, 詹楠, 邓玲玲, 陈淑芬. 利用银纳米立方增强效率的多层溶液加工白光有机发光二极管. 物理学报, 2020, 69(4): 047801. doi: 10.7498/aps.69.20191526
    [2] 梁晋洁, 高宁, 李玉红. 表面效应对铁\begin{document}${\left\langle 100 \right\rangle} $\end{document}间隙型位错环的影响. 物理学报, 2020, 69(3): 036101. doi: 10.7498/aps.69.20191379
    [3] 翁明, 谢少毅, 殷明, 曹猛. 介质材料二次电子发射特性对微波击穿的影响. 物理学报, 2020, (): . doi: 10.7498/aps.69.20200026
    [4] 卢超, 陈伟, 罗尹虹, 丁李利, 王勋, 赵雯, 郭晓强, 李赛. 纳米体硅鳍形场效应晶体管单粒子瞬态中的源漏导通现象研究. 物理学报, 2020, (): . doi: 10.7498/aps.69.20191896
    [5] 周瑜, 操礼阳, 马晓萍, 邓丽丽, 辛煜. 脉冲射频容性耦合氩等离子体的发射探针诊断. 物理学报, 2020, (): . doi: 10.7498/aps.69.20191864
    [6] 朱肖丽, 胡耀垓, 赵正予, 张援农. 钡和铯释放的电离层扰动效应对比. 物理学报, 2020, 69(2): 029401. doi: 10.7498/aps.69.20191266
    [7] 赵珊珊, 贺丽, 余增强. 偶极玻色-爱因斯坦凝聚体中的各向异性耗散. 物理学报, 2020, (): . doi: 10.7498/aps.69.20200025
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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

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