铁电体触发开关的实验研究

利用铁电体作为脉冲开关的触发源,是当前脉冲功率技术发展的一个重要研究方向,为掌握铁电体作为触发极的工作性能,阐述了铁电体触发开关在真空条件下的工作原理和实验结果,给出了铁电体触发开关的设计思路及电极结构图并进行了真空条件下铁电体触发开关的实验研究,在开关间距0.3mm、真空压力度8cPa的条件下测得开关的抖动<800ps。实验结果表明:触发电压的高低对开关抖动的影响很大,随着触发电压的升高开关的抖动越来越小,但触发电压超过某一值时开关的抖动又会增加;开关阴阳极之间的间距对开关抖动基本无影响,对于不同的铁电体触发极,其触发电压的最佳值不同。     

10 kV高重频开关组件设计

设计了一种基于功率金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的高压开关组件。通过串联20只1 kV的RF MOSFET单元电路,获得耐压10 kV以上的高速、高重复频率的开关组件。开展了高压开关组件的结构设计和1 kV的RF MOSFET单元电路设计及散热设计。利用开关组件进行了10 kV脉冲源实验装置设计,测试结果发现脉冲前沿较仿真结果变缓。     

短路-锐化开关组合形成超宽带双极脉冲实验分析

为深入单周期脉冲技术的研究介绍了采用短路-锐化组合开关产生双极脉冲的高功率超宽带双极脉冲产生技术,双极脉冲形成线产生的双极脉冲电压峰-峰理想值等于入射脉冲峰值电压的2倍。在讨论了双开关形成双极脉冲的原理后通过数值模拟分析了影响双极脉冲形成的一些主要因素;介绍了进行研究的实验装置以及双极脉冲形成线的结构;分析了短路开关、锐化开关以及形成线的长度对形成的双极脉冲的影响。得到的比较理想的实验结果为:当输入的单极脉冲的电压值为855.5kV时,双极脉冲负峰电压为841.0kV,正峰电压为585.8kV,公共沿为740ps,双极脉冲峰-峰值电压是入射脉冲峰值电压的1.67倍。     

利用DBD开关开展脉冲压缩技术研究

为输出1～2ns脉宽的脉冲,进行了利用脉冲形成线原理和DBD开关快速导通技术压缩SOS脉冲源输出波形的实验,结果表明:峰值功率450MW、脉宽6ns的脉冲输出可压缩为峰值功率约1GW、阻抗50Ω、脉宽1.8ns、脉冲前沿约0.9ns,运行重复频率2kHz。证明该脉冲压缩技术是实现高重复频率超宽谱源的有效方法。     

瞬时超宽谱多脉冲产生技术研究

通过对国内外瞬时多脉冲产生技术的调研,结合超宽谱脉冲的特点,开展了三种瞬时超宽谱多脉冲产生技术研 究。脉冲分割方式由于需要多个开关,而每个开关都存在一定的导通电感和导通电阻,会导致被分割的脉冲前沿变缓, 同时幅度变小;形成线串联方式虽然存在开关电容、隔离电感等的影响,但通过优化获得了较稳定的双脉冲输出;多脉 冲合成方式利用磁性材料的特殊性能来传输和隔离脉冲,但现有的一些磁性材料的响应速度不够,即在ns 脉冲下,磁芯 的工作点来不及变化,并未起到磁隔离的作用。     

瞬时超宽谱脉冲串产生方式

通过对国内外瞬时多脉冲产生技术的调研,结合超宽谱脉冲的特点,开展脉冲分割方式产生超宽谱多脉冲、形成线串联方式产生超宽谱多脉冲、多脉冲合成方式产生超宽谱多脉冲的技术研究,确定利用形成线串联方式产生超宽谱多脉冲的技术路线;对充电时间和开关电容等对产生多脉冲的影响因素进行分析和实验研究,改进了四脉冲形成线充电方式,完成超宽谱四脉冲产生实验装置的设计,在负载上获得瞬时超宽谱多脉冲,脉冲数4个,脉冲宽度3.5 ns,输出脉冲之间的间隔小于10 ns。     

铁电体触发赝火花开关实验研究

本文阐述了铁电体触发开关的工作原理,进行了铁电体触发开关的实验研究。得出了气压与开关导通时间和延时的关系,并对此实验结果进行了分析。在开关间距为3mm、真空度为2.5Pa、阴极腔的深度为19mm、小孔直径为4mm的条件下测得开关的抖动小于3ns。实验结果表明触发电压的高低对开关抖动的影响很大,随着触发电压的升高开关的抖动越来越小。当触发电压达到6kV左右时,开关的抖动小于1ns。