Особенности структуры диффузного барьерного разряда

В работе при помощи численного моделирования исследуются структура и характеристики диффузного барьерного разряда в воздухе при атмосферном давлении в системе плоских электродов, один из которых покрыт диэлектриком. Учитываются электроны, положительные и отрицательные ионы, процессы ионизации, рекомбинации, прилипания, отлипания и фотоионизации, зарядки диэлектрика, автоэмиссии электронов с электрода. Для выявления особенностей структуры диффузного барьерного разряда рассматривались импульсы напряжения с длительностью фронтов $1$ и $100$ нс, скоростью нарастания напряженности электрического поля $152$ и $1.52$ кВ$/($см нс$)$, длительностью $2$ и $500$ нс соответственно. Описана $1\rm D$-структура барьерного разряда, подобная стримеру и условно названная плоским стримером: плоская волна ионизации, за фронтом которой расположен плазменный канал, а перед фронтом непроводящий газ. Традиционно диффузный разряд противопоставляется стримерному, данная работа корректирует такое представление. Получены основные этапы формирования диффузного барьерного разряда: стадии лавины, лавинно-стримерного перехода, распространения положительной и отрицательной головок плоского стримера, замыкания головок на электроды и процесс релаксации плазмы. Показано, что процесс релаксации плазмы после отключения напряжения замедленный, скорость возрастания фронта и длительность импульса существенно влияют на структуру и параметры разряда. Учет в модели внешней электрической цепи ограничил ток в системе и дал удовлетворительное количественное согласие с экспериментом.