触发真空开关(Triggered Vacuum Switch)是一种大功率的可控快速闭合开关,主要优越性在于触发开关间隙的绝缘和灭弧介质采用真空状态,由于真空具有的绝缘强度高和熄弧能力强的介质特性,使TVS具有其他开关无法与之相比的特点,如介质恢复速度快、操作无噪声、可靠性高等,因此,TVS在脉冲开关技术等众多领域得到广泛关注。对TVS的导通过程一直是该研究领域的热点。TVS在脉冲功率系统和电力行业的应用较为广泛,主要用作于快速闭合开关和保护开关,例如含有储能的脉冲放电系统、电磁发射系统和调制电路等。在这些领域中对TVS的性能指标要求更高,研究发现TVS的导通过程对其可靠性、准确性和快速性有较大影响。TVS导通过程的本质是初始等离子体的产生及扩散,等离子扩散过程机理主要是阴极正离子鞘层电场的增长过程。然而初始等离子体产生的不稳定性及不可靠性直接影响TVS能否成功导通,因而阻碍了TVS的进一步推广和使用。本文主要对触发阶段的触发等离子体的机制进行研究,并考虑触发电流峰值及偏置电压对其的影响,然后基于PIC/MCC对过程机理进行仿真。实验结果表明,在触发阶段随着触发电流峰值的增大,初始等离子体电荷量也增加;并且发现TVS偏置电压的极性及幅值都对触发初始等离子体的扩散状态有影响,随着偏置电压的增加,触发等离子体电流的峰值和电荷量都会增加等规律。对PIC/MCC算法进行了详细研究,分别阐述了PIC和MCC算法的优越性,并在求解泊松方程后推导出速度、位置等方程。还对电磁场的建立进行了详细说明,并对仿真模拟中使用的Yee网格算法进行了电场和磁场的方程推进。最后基于Vsim仿真软件对真空触发开关触发阶段的初始等离子体的扩散过程进行了仿真,并对截取的部分粒子发展轨迹及电极吸收电子数变化等图进行了详细分析,得到了真空触发开关初始等离子体在触发阶段的完整过程。