Моделирование поверхностно-объемного заряжения диэлектрика электронами с энергией от 6 до 30 keV

Предложена физико-математическая модель применительно к наземным стендовым испытаниям конструкционных диэлектриков на воздействие геомагнитной плазмы, основанная на совместном учете поверхностных и объемных процессов транспорта и накопления заряда для расчета кинетики заряжения высокоомных диэлектриков, облучаемых моноэнергетическими электронами средних энергий (от 6 до 30 keV). Модель учитывает вклад в заряжение диэлектрика цугов продольных оптических фононов, генерируемых каждым термализующимся первичным электроном с энергией ниже ширины запрещенной зоны диэлектрика, что дополняет ток индуцированной проводимости, обусловленный генерацией электронно-дырочных пар. В этой связи введен ток, индуцированный цугами продольных оптических фононов туннельной проводимости по свободным ловушкам в присутствии градиента их концентрации, а также ток, индуцированный в зоне проводимости из-за многофононной ионизации цугами продольных оптических фононов ловушек электронов в области существования электрического поля. На примере диэлектрика $\alpha$-Al$_2$O$_3$ (сапфира) приведены результаты компьютерного моделирования распределений внутренних токов, зарядов и электрического поля в диэлектрике с открытой поверхностью, облучаемом моноэнергетическими электронами с энергией от 6 до 30 keV с достижением квазиравновесия в облучаемой части диэлектрика и с переключением энергии первичных электронов в процессе воздействия.