一种二次电子发射系数计算方法及计算机终端设备技术

本发明专利技术公开了一种二次电子发射系数计算方法，包括计算二次电子能量分布、激发电子能量分布和逃逸概率，获得两个受激电子均来自固体价带、分别来自固体价带和空穴陷阱能级的二次电子发射系数、以及均来自空穴陷阱能级的二次电子发射系数，最后计算出绝缘材料电中性或带正电时的二次电子发射系数；根据所获取的电子陷阱能级全填满时的二次电子发射系数及其与表面负电荷密度存在的线性关系、以及绝缘材料带正电时的二次电子发射系数，获得绝缘材料表面带负电时的二次电子发射系数。本发明专利技术考虑了绝缘材料表面能带和陷阱参数对表面二次电子发射系数的影响，提高了气体放电模拟过程的精度。

【技术实现步骤摘要】
一种二次电子发射系数计算方法及计算机终端设备
本专利技术涉及气体放电
，尤其涉及一种二次电子发射系数计算方法、计算机终端设备及计算机可读存储介质。
技术介绍
六氟化硫(SF6)因其优异的绝缘与灭弧性能，广泛地应用于高压电力开关设备领域。在高压开关设备绝缘结构中，SF6沿面绝缘强度往往低于同样距离的SF6气体绝缘，是制约高压电力设备绝缘性能的瓶颈。因此，计算SF6沿面闪络电压，模拟SF6沿面放电过程，获取其放电特性，对电力设备绝缘优化设计具有重要作用。目前，常采用粒子模拟、流体力学或混合模型等方法对SF6放电过程进行模拟，采用SF6有效电离系数路径积分的方法对SF6沿面闪络电压进行估算。在采用上述方法对SF6放电过程进行模拟时，不可避免地要引入绝缘材料表面的二次电子发射系数，以描述材料表面的二次电子发射过程。然而，现有仿真方法通常将二次电子发射系数设置为一恒定常数，未能考虑材料表面电荷积聚引起的二次电子发射系数变化，也没有建立材料二次电子发射系数与固体表面微观物理参数的关系，这将导致SF6沿面放电过程的模拟存在偏差。
技术实现思路
本专利技术目的在于，提供一种二次电子发射系数计算方法、计算机终端设备及可读存储介质，通过考虑绝缘材料表面能带和陷阱参数对表面二次电子发射系数的影响、以及绝缘材料表面电荷密度与二次电子发射系数的关系，以提高气体放电模拟过程的精度。为实现上述目的，本专利技术实施例提供一种二次电子发射系数计算方法，其特征在于，包括：根据所获取的绝缘材料表面能带参数、陷阱能级参数和最大正离子作用势Eim，计算二次电子能量分布N0(Ek)、激发电子能量分布Ni(Ek)、逃逸概率Pe(Ek)以及两个受激电子均来自固体价带时的二次电子发射系数γvv；当所述绝缘材料表面电中性或带正电时，根据所述二次电子能量分布N0(Ek)，获得受激电子分别来自固体价带和空穴陷阱能级的二次电子发射系数γvd、以及受激电子均来自空穴陷阱能级的二次电子发射系数γdd，以根据两个受激电子均来自固体价带时的二次电子发射系数γvv，获得所述绝缘材料表面电中性或带正电时的二次电子发射系数γi；当所述绝缘材料表面带负电时，根据所述二次电子能量分布N0(Ek)，获得受激电子分别来自固体价带和电子陷阱能级的二次电子发射系数γve、以及受激电子均来自电子陷阱能级的二次电子发射系数γee，获取的电子陷阱能级全填满时的二次电子发射系数γie、所述二次电子发射系数γie与表面负电荷密度σ存在的线性关系、以及所述绝缘材料带正电时的二次电子发射系数γi，获得绝缘材料表面带负电时的二次电子发射系数γin。在某一个实施例中，还包括：获取所述绝缘材料表面能带参数，其中，所述绝缘材料表面能带参数包括真空能级E0、导带底部能级Ec、导带能态密度Nc(E)、费米能级Ef、价带顶部能级Ev以及价带能态密度Nv(E)。在某一个实施例中，所述获取绝缘材料表面能带参数的方法包括，紫外光电子能谱方法。在某一个实施例中，还包括：获取陷阱能级参数，其中，所述陷阱能级参数包括空穴陷阱能级深度dEd、空穴陷阱能态密度Nd(E)、电子陷阱底部能级Ee以及电子陷阱能态密度Ne(E)。在某一个实施例中，所述获取陷阱能级参数的方法包括，等温表面电位衰减法或光刺激电流法。在某一个实施例中，所述两个受激电子均来自固体价带时的二次电子发射系数γvv的计算公式如下：其中，N0(Ek)为所述二次电子能量分布，Ek为受激电子能量，E0为所述真空能级；所述导带电子能态密度Nc(Ek)的计算公式如下：其中，Ec为导带底部能级，Ek为所述受激电子能量，Ne(E)为电子陷阱能态密度，Nc(E)为异带能态密度。在某一个实施例中，所述当所述绝缘材料表面电中性或带正电时，根据所述二次电子能量分布N0(Ek)，获得受激电子分别来自固体价带和空穴陷阱能级的二次电子发射系数γvd、以及受激电子均来自空穴陷阱能级的二次电子发射系数γdd，以根据两个受激电子均来自固体价带时的二次电子发射系数γvv，获得所述绝缘材料表面电中性或带正电时的二次电子发射系数γi，具体为，根据所述二次电子能量分布N0(Ek)，获得受激电子分别来自固体价带和空穴陷阱能级的激发电子能量分布Nivd(Ek)，以及受激电子均来自空穴陷阱能级的激发电子能量分布Nidd(Ek)，公式如下：其中，Ed为空穴陷阱顶部能级，Ev为价带顶能级，Nv(E)为价带能态密度，Nd(E)为空穴陷阱能态密度，E1和E2分别是两个受激电子能量；然后根据所述受激电子分别来自固体价带和空穴陷阱能级的激发电子能量分布Nivd(Ek)，计算受激电子分别来自固体价带和空穴陷阱能级的二次电子能量分布N0vd(Ek)，根据所述受激电子均来自空穴陷阱能级的激发电子能量分布Nidd(Ek)，计算受激电子均来自空穴陷阱能级的二次电子能量分布N0dd(Ek)，公式如下：N0vd(Ek)＝Nivd(Ek)Pe(Ek)N0dd(Ek)＝Nidd(Ek)Pe(Ek)再根据受激电子分别来自固体价带和空穴陷阱能级的二次电子能量分布N0vd(Ek)，计算得到受激电子分别来自固体价带和空穴陷阱能级的二次电子发射系数γvd，根据受激电子均来自空穴陷阱能级的二次电子能量分布N0dd(Ek)，计算得到受激电子均来自空穴陷阱能级的二次电子发射系数γdd，公式如下：根据所述受激电子均来自固体价带时的二次电子发射系数γvv、所述受激电子分别来自固体价带和空穴陷阱能级的二次电子发射系数γvd与所述受激电子均来自空穴陷阱能级的二次电子发射系数γdd，获得所述绝缘材料表面电中性或带正电时的二次电子发射系数γi：其中，Nd(E)为空穴陷阱能态密度，Nv(E)为价带能态密度。在某一个实施例中，所述当所述绝缘材料表面带负电时，根据所述二次电子能量分布N0(Ek)，获得受激电子分别来自固体价带和电子陷阱能级的二次电子发射系数γve、以及受激电子均来自电子陷阱能级的二次电子发射系数γee，获取的电子陷阱能级全填满时的二次电子发射系数γie、所述二次电子发射系数γie与表面负电荷密度σ存在的线性关系、以及所述绝缘材料带正电时的二次电子发射系数γi，获得绝缘材料表面带负电时的二次电子发射系数γin，具体为，根据所述二次电子能量分布N0(Ek)，获得受激电子分别来自固体价带和电子陷阱能级的激发电子能量分布Nive(Ek)，以及受激电子均来自电子陷阱能级的激发电子能量分布Niee(Ek)，公式如下：其中，Ee为电子陷阱底部能级，Ev为价带顶能级，Nv(E)为价带能态密度，Ne(E)为电子陷阱能态密度，E1和E2分别是两个受激电子能量；然后根据所述受激电子分别来自固体价带和电子陷阱能级的激发电子能量分布Nive(Ek)，计算受激电子分别来自固体价带和电子陷阱能级的二次电子能量分布N0ve(Ek)，根据所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二次电子发射系数计算方法，其特征在于，包括：/n根据所获取的绝缘材料表面能带参数、陷阱能级参数和最大正离子作用势E

【技术特征摘要】
20201230 CN 20201164414421.一种二次电子发射系数计算方法，其特征在于，包括：
根据所获取的绝缘材料表面能带参数、陷阱能级参数和最大正离子作用势Eim，计算二次电子能量分布N0(Ek)、激发电子能量分布Ni(Ek)、逃逸概率Pe(Ek)以及两个受激电子均来自固体价带时的二次电子发射系数γvv；
当所述绝缘材料表面电中性或带正电时，根据所述二次电子能量分布N0(Ek)，获得受激电子分别来自固体价带和空穴陷阱能级的二次电子发射系数γvd、以及受激电子均来自空穴陷阱能级的二次电子发射系数γdd，以根据两个受激电子均来自固体价带时的二次电子发射系数γvv，获得所述绝缘材料表面电中性或带正电时的二次电子发射系数γi；
当所述绝缘材料表面带负电时，根据所述二次电子能量分布N0(Ek)，获得受激电子分别来自固体价带和电子陷阱能级的二次电子发射系数γve、以及受激电子均来自电子陷阱能级的二次电子发射系数γee，获取的电子陷阱能级全填满时的二次电子发射系数γie、所述二次电子发射系数γie与表面负电荷密度σ存在的线性关系、以及所述绝缘材料带正电时的二次电子发射系数γi，获得绝缘材料表面带负电时的二次电子发射系数γin。


2.根据权利要求1所述的二次电子发射系数计算方法，其特征在于，还包括：
获取所述绝缘材料表面能带参数，其中，所述绝缘材料表面能带参数包括真空能级E0、导带底部能级Ec、导带能态密度Nc(E)、费米能级Ef、价带顶部能级Ev以及价带能态密度Nv(E)。


3.根据权利要求2所述的二次电子发射系数计算方法，其特征在于，所述获取绝缘材料表面能带参数的方法包括，紫外光电子能谱方法。


4.根据权利要求2所述的二次电子发射系数计算方法，其特征在于，还包括：
获取陷阱能级参数，其中，所述陷阱能级参数包括空穴陷阱能级深度dEd、空穴陷阱能态密度Nd(E)、电子陷阱底部能级Ee以及电子陷阱能态密度Ne(E)。


5.根据权利要求4所述的二次电子发射系数计算方法，其特征在于，所述获取陷阱能级参数的方法包括，等温表面电位衰减法或光刺激电流法。


6.根据权利要求4所述的二次电子发射系数计算方法，其特征在于，
所述两个受激电子均来自固体价带时的二次电子发射系数γvv的计算公式如下：



其中，N0(Ek)为所述二次电子能量分布，Ek为受激电子能量，E0为所述真空能级；
所述导带电子能态密度Nc(Ek)的计算公式如下：



其中，Ec为导带底部能级，Ek为所述受激电子能量，Ne(E)为电子陷阱能态密度，Nc(E)为异带能态密度。


7.根据权利要求6所述的二次电子发射系数计算方法，其特征在于，所述当所述绝缘材料表面电中性或带正电时，根据所述二次电子能量分布N0(Ek)，获得受激电子分别来自固体价带和空穴陷阱能级的二次电子发射系数γvd、以及受激电子均来自空穴陷阱能级的二次电子发射系数γdd，以根据两个受激电子均来自固体价带时的二次电子发射系数γvv，获得所述绝缘材料表面电中性或带正电时的二次电子发射系数γi，具体为，根据所述二次电子能量分布N0(Ek)，获得受激电子分别来自固体价带和空穴陷阱能级的激发电子能量分布Nivd(Ek)，以及受激电子均来自空穴陷阱能级的激发电子能量分布Nidd(Ek)，公式如下：






其中，Ed为空穴陷阱顶部能级，Ev为价带顶能级，Nv(E)为价带能态密度，Nd(E)为空穴陷阱能态密度，E1和E2分别是两个受激电子能量；
然后根据所述受激电子分别来自固体价带和空穴陷阱能级的激发电子能量分布Nivd(Ek)，计算受激电子分别来自固体价带和空穴陷阱能级的二次电子能量分布N0vd(Ek)，根据所述受激电子均来自空穴陷阱能级的激发电子能量分布Nidd(Ek)，计算受激电子均来自空穴陷阱能级的二次电子能量分布N0dd(Ek)，公式如下：
N0vd(Ek)＝Nivd(Ek)Pe(...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚聪伟，王增彬，孙帅，庞小峰，赵晓凤，宋坤宇，李盈，陈祖伟，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44