【摘要】:微電極結構的介質阻擋放電(Dielectric Barrier Discharge,DBD)具有擊穿電壓較低,較容易、方便地獲得微等離子體的特點,在很多行業都有較為廣泛的應用。當前,在DBD應用技術研究方面,迫切需要解決的關鍵問題之一是如何獲得大面積、低能耗、均勻穩定的表面放電等離子體,則研究其放電特性及優化高壓電極結構就具有十分重要的作用。因此,本文結合微電極和表相放電中的沿面放電結構的特點,提出一種新型三極式微電極結構的放電裝置。


首先,對三極式微電極結構的放電裝置進行了詳細描述,分析了微電極結構介質阻擋放電的機理,對Lissajous圖形法計算放電功率的公式進行推導,通過實驗測量了兩種不同接線方式下三電極結構DBD的電壓-電流波形、放電氣隙電壓、放電傳輸電荷、放電功率等電氣參量。其次,在分析兩電極介質阻擋放電過程的基礎上,提出了基于電壓控制電流源(Voltage Controlled Current Source,VCCS)的等效電路來模擬放電氣隙的動態變化。利用MATLAB/SIMULINK建立動態仿真模型,進行仿真,同時對梳狀結構兩電極介質阻擋放電進行實驗研究,并將仿真與實驗結果進行對比,結果表明,通過仿真計算和實驗測量得到的各電氣參量及其變化規律在誤差范圍內基本一致,驗證了梳狀結構兩電極DBD動態仿真模型的準確性。


最后,對三極式與兩極式微電極結構DBD的放電特性進行了比較,分析不同電極結構對介質阻擋放電電氣特性的影響,并得出結論:高壓電極越密集,極間電容越大,越有利于電荷的傳輸;使一個正面電極懸浮的方式與增大電極間距對放電特性的影響不同;正負電極同在介質板的上側時,正負電極間的介質厚度增大,平均場強和極間電容減小,使氣體放電減弱,傳輸電荷量減少,但是起始放電電壓和氣隙電壓都比較高。