微放电（Multipaction，也称二次电子倍增）是在真空条件下，电子在强微波电场加速下，在金属表面之间产生的二次电子倍增现象，即在传输微波大功率的无源部件中出现的一种射频击穿现象。
微放电效应（电子二次倍增效应）是发生在两个金属表面之间或者是单个介质表面上的一种真空谐振放电现象。它通常是由部件中传输的射频电场所激发，在射频电场中被加速而获得能量的电子，撞击表面产生二次电子而形成。发生的条件根据微放电类型而有所不同。对于在介质单表面上发生的微放电，其表面电荷产生的直流电场必须能够使电子加速返回到介质表面，从而能够产生二次电子。对金属表面之间的微放电，其发生条件是：电子平均自由程必须大于两个金属表面之间的间隙距离，并且两个表面之间的电子平均渡越时间必然是射频电场半周期的奇数倍。
例如，在两个平板之间的微放电效应必须满足的前提条件是：进入两极板之间的电子在射频场的正半周中向一个极板加速，若在电场通过零点时电子正好击中极板，便产生二次电子，并且在负半周内加速回到另一极板。如此不断持续下去，每次撞击时电子二次发射都释放出更多的自由电子，直到出现稳态平衡为止，从而发生微放电效应。其具体过程如图9-33所示。
图9-33 平板微放电发生过程
工作在大功率状态下的微波无源部件，如果设计不当，当功率、频率和部件内部结构缝隙尺寸满足一定关系时，极易产生微放电现象。这种现象的产生又取决于加工工艺、表面处理、材料性质、污染等多种原因。微放电现象一旦发生，将造成严重后果，如导致微波传输系统驻波比增大，反射功率增加引起腔调谐、耦合参数、波导损耗和相位常数产生波动；对电缆、连接器及部件进行慢侵蚀，系统附加噪声变大。
在微波元件内部气路通透性不太好的情况下，个别部件的微放电效应首先引发气体放电，产生出比微放电效应本身更强的能量，还会导致部件的最终损坏。
微放电现象是由部件表面二次电子发射引起的，在真空环境下，电子的平均自由程长（与结构缝隙尺寸相比），部件内缝隙尺寸（d）和微波频率（周期T）使电子渡越时间满足：
如果表面二次电子发射系数大于1，则电子在强微波电场加速下的雪蹦谐振现象产生二次电子倍增微放电现象。
对峰值为E的正弦变化射频场，质量为m的电子运动方程为
其中，e为电子电荷，ω为角频率，φ为初始相位。
积分后
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式（9-17）给出了击穿电压与频率f、间隙尺寸d的关系。Φ是与相位φ相关的函数。
欧空局根据上述公式，建立了计算机仿真模型，结合实验测试数据，得到了平行板间微放电敏感性工程曲线，它可以作为波导部件设计参考资料，也可以用于其他微波传输系统设计。图9-34为波导结构不同材质的微放电敏感区域。
图9-34 波导结构的铝、铜、银及alodine的微放电敏感区域
在复杂结构微波部件微放电效应数值模拟方面，基于电磁时域有限差分法（FDTD）与粒子模拟技术，结合二次电子发射模拟，建立了微放电电磁粒子联合仿真方法。数值模型中考虑了真实电子间的库仑力以及电子运动产生的电荷和电流变化对电磁场的影响，解决了复杂结构微波部件微放电三维数值模拟技术难题，实现了在统一的三维空间网格与时间步进的电磁场值演变计算、电子运动状态变化推进计算与二次电子产额与能量分布计算，基于得到的二次电子数目随时间变化趋势实现了微放电阈值预判，通过微放电电子随时间演化获得了微放电过程中的具体物理图像及放电位置。
数值模拟记录了所有二次电子运动状态随时间变化的趋势，三维立体显示了微放电效应形成过程的物理图像。在微放电形成过程中，可观察到电子经历二次电子发射、相位选择、相位聚焦、二次电子谐振倍增等物理过程，在微波部件金属表面的局部区域引发放电现象，为微放电微观机理研究提供了有效依据。
三维电磁粒子数值模拟方法可对大功率微波部件微放电效应的物理过程与具体放电位置进行三维描述，预测的阈值与实际器件微放电实验进行了对比验证，发现吻合良好、误差小于1.2 dB，从而验证了该方法的有效性与准确性。
结果表明，要在微波部件中激发起微放电效应，根据微波部件物理结构的不同，电磁场必须满足一定的相位、频率条件，输入功率必须高于一定的阈值功率，即满足微放电效应初始化条件。
工程上抑制微放电的措施如下：
1）使用大间隙尺寸设计方法，控制频率与间隙尺寸之积f×d，使之在微放电敏感区域之外。
2）采用适当表面处理工艺，以减小表面二次电子发射系数。
3）工艺上严格把关，避免加工毛刺、细丝，保持表面的连续和平滑。
4）防止表面污染，保持较高的微放电功率阈值。
5）设计时适当考虑留有排气孔，以便将残存在部件内部的废气排出。
6）在条件允许的情况下，尽可能填充介质以提高其放电阈值。
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