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真空沿面闪络开关应用于空间环境脉冲功率装置中具有独特的优势,真空自然天成,结构简单,可大大降低装置的体积和重量,提高装置的可靠性。因此,深入研究真空沿面闪络开关的工作机制和特性,提高开关寿命,对于推动脉冲功率技术在空间环境的应用具有重要意义。论文研究内容和结果如下。建立了介质表面脱附气体层压强分布一维模型,研究了脱附气体层中的类汤生放电过程以及放电通道的电阻崩溃过程,得到了气压、汤生电离系数随时间的变化关系,解释了击穿时延及其随击穿电场的变化规律。推导了脱附层击穿时电子电离碰撞频率和放电通道电离度增长规律,得到放电通道电阻崩溃时间在1～10ns,崩溃后的通道电阻率在10-5Q·m量级,单位长度电阻0.1～lQ/cm。建立了开关恢复阶段的气体扩散模型,分析了释气量、脱附分子能量对绝缘恢复时间的影响,由模型得到放电造成的二次脱附气体扩散时间约百微秒,汽化气体的扩散时间达到毫秒量级,开关重频能力可达几百到千赫兹量级。研制一台电压900kV、可重频工作的高压脉冲实验平台,实验研究了开关闭合时间、导通电阻、重频能力和工作场强等特性。开关电阻时间项τR=13.28KT/E0,实验得到不同绝缘材料KT为10～20ns·kV/Cm,结合通道电感时间项分析,给出了开关闭合时间的计算方法。研究了开关导通电阻与放电通道长度、导通电流的关系,得到导通电阻RS=KRlI-λ 实验测得不同绝缘材料的常数项KR为1.2～2.7,λ为0.9～1.3。采用多脉冲法测得陶瓷材料闪络开关的绝缘恢复时间为200y300μs,有机材料绝缘恢复时间需毫秒至数十毫秒。研究了介质材料、形状、厚度对开关工作场强的影响,采用圆台熔融石英获得超过190kV/cm的开关工作场强。实验研究了闪络对绝缘材料的损伤机制,获得了三类绝缘材料的损伤失效模式,抗热震性能高、不含金属元素的陶瓷材料耐受闪络损伤能力较好,熔融石英的闪络脉冲寿命超过104。闪络放电对介质的损伤机制主要有热侵蚀、强辐射分解和结构破坏。热侵蚀造成有机材料分解,形成沟槽,沉积在沟槽中的碳单质导致耐压下降。含金属元素的陶瓷材料在强紫外辐射下分解,产生金属单质,耐压降低失效。不含金属元素的陶瓷,热应力造成的结构破损是绝缘失效原因。研制了一套高压长寿命闪络开关,开关工作电压接近800kV,闭合时间2.2ns,导通电流10kA,开关寿命2.2万脉冲。开关采用双层介质的平行平板电极结构,绝缘介质为-20。锥角的圆台形熔融石英。