摘要：针对当前国内外诱发静电放电(ESD)研究较少的实际情况,为了解自然环境下静电放电辐射场诱发放电的基本特性,进一步分析诱发放电的特征规律,建立了大气条件下诱发放电试验系统。主要采取理论分析、试验验证的方式,对静电放电辐射场诱发针-球电极结构放电的基本规律进行摸索,初步得出了诱发放电的基本规律。研究结果表明:在外界条件一定的情况下,随着辐射场强的不断增大,放电重复频率不断增大;在辐射场强一定的情况下,随着高压源电压的不断增大,诱发放电重复频率不断增大;在外界环境条件一定的情况下,能够确定该条件下的诱发放电唯一阈值。这些试验规律的取得,为真空条件下的诱发放电特性研究提供了试验方法和理论依据,对开展航天器运行环境中的诱发放电研究和防护方法设计具有重要意义。

摘要：仿真模拟是开展航天器内带电风险评估的重要方法之一.基于电荷守恒定律,建立了内带电电位和电场三维计算模型,给出了模型的一维稳态和瞬态求解算法及二维和三维求解方案,设计了迭代算法来解耦电导率与电场强度,并分析了该迭代算法的收敛性;运用有限元算法和局部网格细化,该模型具有方便考察关键点处电场畸变的优势;与现有的辐射诱导电导率模型对比分析,新模型更适合内带电三维数值计算;与实验数据对比,验证了内带电三维计算模型的正确性.为解决航天器内介质带电评估问题提供了手段.

摘要：采用合适的航天器材料（SM）可以减少空间环境下其表面带电产生的危害,而对其表面带电特性进行测试和评估是进行材料选择的重要依据。为此,对空间环境下航天器材料表面带电特性的试验方法和评估手段进行了研究。设计了一种航天器材料表面带电地面试验室模拟装置,其真空度可达5×10-5 Pa,电子源能量在0～50 keV范围内可调,束流密度在0.5～10 nA/cm2范围内可调,等离子体密度可达1011 cm-3;研制了一套空间环境下航天器材料表面电位动态测试系统和一种静电放电（ESD）脉冲测试微型探头,对典型空间材料的表面充放电特性进行试验研究。结果表明,空间材料表面带电地面模拟装置能够真实模拟空间材料表面带电的环境;研制的航天器材料表面电位动态测试系统可以对空间环境下的航天器材料表面电位进行多点、实时测量;静电放电脉冲测试微型探头具有良好的宽带特性和较高的灵敏度,通过将几Hz至数GHz的静电放电脉冲电场信号转换为强度调制的激光波输出,实现了空间环境下航天器材料表面静电放电脉冲信号的测量。

摘要：随着半导体制造工艺水平和电路集成度的不断提高,加之电磁环境日趋复杂、多变,使得应用于电子系统的传统电磁防护和抗扰方式的不足正日渐突出,导致典型现场可编程逻辑门阵列(FPGA)芯片的电磁抗扰度逐渐下降。以广泛应用的FPGA为研究对象,针对典型近场危害源静电放电(ESD)的防护问题,利用试验方法模拟人ESD注入FPGA芯片对其内部电路造成损伤的过程,建立FPGA受ESD损伤的行为级故障模型,结果表明,电子系统与生物系统受损过程具有某些相似的规律。进而基于电磁仿生学的思想,设计了具有冗余机制和结构自组织功能的虚拟细胞模型,利用遗传算法实现故障自修复的功能。最后利用马尔可夫模型分析其稳态可用度,证明在随机ESD事件频繁发生并导致电路损伤时,此模型仍能保持较高的可用度和安全性。

摘要：处于等离子体环境中的航天器的介质材料受到带电粒子的作用,表面将产生电位。对背面接地的介质材料,上表面将与接地背面形成电势差。当电势差达到一定阈值时将产生放电,表面充电电位对充放电效应影响至关重要。综合考虑等离子体中粒子的质量、温度及密度,介质材料的二次电子效应,体电流泄漏以及介质材料的运行速度等因素,基于气体动理论,利用粒子的麦克斯韦速度分布函数理论推导得出等离子体环境中背面接地介质材料表面充电电位一般表达式。讨论了地球同步轨道环境下,表面电位与等离子体环境及材料表面电阻等各个参数的关系,总结出等离子环境背面接地介质材料表面充电规律,为航天器介质材料静电防护设计提供一定的理论基础。

摘要：沿面闪络是影响航天器安全运行的重要因素之一,研究航天器典型介质材料的沿面闪络特性对航天器静电防护设计具有重要意义。首先,基于二次电子发射雪崩(SEEA)模型对低气压环境下航天器绝缘材料的沿面闪络特性进行了理论分析;然后,利用航天器表面带电模拟系统研究了低气压环境下航天器常用绝缘材料——聚酰亚胺的沿面闪络特性,并从解吸附气体、粗糙度和化学变化对闪络电压的影响3个方面对实验结果进行了分析。研究得出:在低气压环境中,随着气压的降低,聚酰亚胺的沿面闪络电压呈先降低、后增大、再稳定的规律;当气压和闪络次数一定时,聚酰亚胺的闪络电压随电极间距增加而升高,闪络平均场强呈降低趋势;当气压和电极间距一定时,聚酰亚胺的闪络电压随闪络次数的增加呈先增大后稳定的趋势。

摘要：静电放电(electrostatic discharge,ESD)抗扰度试验作为电磁兼容(EMC)试验的一项重要内容,其执行标准IEC 61000-4-2还存在诸多问题,尤其是空气式ESD的重复性问题。为此,基于动能-势能转换原理,采用导轨带动电极运动结构和步进电机装置,用近似单摆结构的试验方法,设计和研制了2种新的ESD抗扰度试验平台,实现了空气式ESD抗扰度试验中对放电电极接近速度的准确控制。利用这2种ESD抗扰度试验平台对空气式ESD的重复性进行了研究。试验结果表明,ESD参数如放电电流峰值、接近速度和放电电压具有很好的规律性,并且在一定的放电电压和接近速度下,空气式ESD也可以具有较好的重复性。在相同放电电压和接近速度下,利用第2种ESD抗扰度试验平台得到的放电电流峰值和上升时间的变异系数均小于利用第1种ESD抗扰度试验平台得到的放电电流峰值和上升时间的变异系数,因此第2种单摆式ESD抗扰度试验平台的重复性要好于第1种ESD抗扰度试验平台的重复性。

摘要：全面介绍了航天器与空间离子发生表面充放电效应的原理,将航天器表面充电简化成电流平衡方程,通过确定电流的表达解析式来确定表面各点的电流变化,把航天器表面划分成若干个等效电路,更加直观地了解了航天器充电过程。从航天器表面充放电现象发现了充放电带来的危害,并详细从航天器构件接地方式、航天器结构设计、航天器电路电磁防护等方面阐述了航天器表面带电防护的方法。

摘要：针对带高压物体的电晕放电辐射信号的时域、频域特征开展研究,对静电电晕放电电流、辐射场进行了理论分析,设计完成了静电电晕放电电流及辐射信号实验.研究发现,不同极性电晕放电的辐射场波形测试有明显差别:实验条件为负极性时,先发生电晕放电,但正极性放电发生时,脉冲幅值比负极性时大;负电晕电流脉冲波形的上升时间小于正电晕电流.实验结构不同,电晕放电辐射场的特征不同:利用电晕放电针与直流高压源直接相连的实验结构得到的放电波形的上升时间为十几个ns,频率分布集中在20～100 MHz;利用孤立导体电晕放电实验结构得到的放电波形的上升时间为几个ns,频率分布集中在200～600 MHz.结论对于研究带高压物体的电晕放电辐射信号特征具有很好的参考价值.

摘要：在真空和不同温度条件下,通过电子枪辐照的方式对聚酰亚胺材料进行表面充电,测量其表面电位随时间的衰减特性。得到了聚酰亚胺材料电导率随温度的变化规律,并结合等温表面电位衰减理论计算了其在不同温度下的陷阱分布规律。随着温度的升高,聚酰亚胺的浅陷阱数量逐渐增多,深陷阱数量逐渐减少。浅陷阱的变化规律与聚酰亚胺电导率成正比,即浅陷阱越多,载流子的迁移作用越强.研究结果可为聚酰亚胺材料抗老化和防沿面闪络的改性设计提供有利参考。