触发管型气体开关的导通机制

为优化触发型3电极开关的性能,评估其击穿时延,分析了这种开关的导通机制。触发管型开关存在快导通(FBM)与慢导通(SBM)等2种导通机制。基于气体放电理论推导了触发管型气体开关的击穿时延模型,并分析了不同导通机制下的击穿过程。基于Raether击穿判据,计算了开关进入快导通机制的工作欠压比下限。实验得到,快、慢导通机制之间的欠压比阈值为0.7。开关内的等效电场可分解为静态畸变电场与动态畸变电场,结合时延模型能合理反映导通时延受工作条件与触发能量影响的动态过程。在快导通机制下,欠压比与静态电场增强系数起着主要影响;在慢导通机制下,除欠压比之外,触发脉冲能量的影响同样重要,此外还需考虑消游离对导通的影响。得到的结果可供提高触发管型气体开关的导通性能的设计与研究借鉴。     

高压GaAs亚纳秒光电导开关的实验研究

报道了用全固态绝缘结构研制的半绝缘GaAs光电导开关产生高压亚纳秒电脉冲的性能和测试结果。分别用ns、ps激光脉冲触发开关的测试表明，开关的暗态维持电场达35KV/CM，输出电流脉冲上升时间约500ps，达亚纳秒量级。测量了高倍增开关的光电阈值曲线，其最小触发电场阈值≥4.1kv/cm。开关输出电磁脉冲无晃动。3mm电极间隙开关2500v偏置下，入射能量为8μj时获得线性波形，在48μj时获得Look-on波形。     

气体火花间隙开关的自击穿性能研究

为了解气体火花间隙开关的自击穿性能,文中从自击穿实验角度着手,对电场不均匀度进行了仿真计算,测量了两电极气体火花间隙开关不同间隙距离下的自击穿电压,通过计算相对极差和变异系数来分析自击穿电压的稳定性并进行韦布尔检验。实验结果表明,自击穿电压随间隙距离的增大而增大并近似线性关系;间隙距离是影响自击穿电压稳定性的重要因素,自击穿电压的稳定性随间隙距离的增大而增大。从自击穿稳定性角度来看,可以适当增大气体火花间隙开关的电极之间间隙距离来增强自击穿电压稳定性。     

结构参数对介质阻挡放电击穿电压的影响

为了研究介质阻挡放电(DBD)下反应器结构对气体击穿时反应器两端所需外加电压的影响,进行模拟烟气(N2/NO)在DBD下放电的实验,改变气体间隙、介质材料、电极接入方式、内电极材料等参数,分别比较击穿电压的变化。对实验条件下气体间隙的电场分布进行模拟计算,通过分析电场对击穿电压的影响,验证了实验结果的正确性。结果表明:增大内电极直径,减小气体间隙可以降低击穿电压;增大阻挡介质的介电常数对降低击穿电压有利;与内电极作阳极相比,内电极作阴极时击穿电压较低;内电极材料的二次电子发射系数越大,击穿电压越小。     

半绝缘砷化镓光电导开关电极间隙的优化设计

通过对不同电极间隙的半绝缘砷化镓光电导开关产生超短电脉冲的对比实验和光电导开关导通机理的分析 ,给出了使半绝缘砷化镓光电导开关获得最大输出功率的开关电极间隙的优化设计方法以及对触发激光光源的选择方法。     

触发管型气体开关导通时延的分析及估算

触发管型三电极气体开关导通时延的分析估算对于开关工程设计具有重要意义。结合近年来国内外对触发管型气体开关放电物理机制的研究进展,利用电子崩–流注理论分析解释了触发管气体开关主间隙的击穿过程,由Raether击穿判据推导了以空气为绝缘介质的触发管型气体开关导通时延的数值计算模型,并制作了一个触发管型气体开关及其触发装置进行验证性实验。仿真和实验结果的比较表明:Raether判据可用于判定快、慢导通机制的发生;高欠压比和低欠压比下,计算模型能够正确地反映出触发管型气体开关的导通时延特性,而且符合理论研究中的慢触发和快触发机制特点;触发间隙的击穿在中等欠压比值下,对促进主间隙流注的形成有作用,导致实测导通时延减小。分析计算模型可作为触发管型气体开关设计的参考依据。     

三电极气体火花开关触发过程中的等离子体行为特性

三电极气体火花开关放电导通时的触发过程对其性能有着重要影响,而实验中发现某些三电极气体火花开关在触发过程中可能存在触发极与阴极和阳极几乎同时导通的问题,为了解释这种现象,利用PIC-MCC(网格粒子法耦合蒙特卡罗碰撞)程序建立了对应的三电极气体火花开关触发过程仿真模型,获得了电子、离子在触发过程中的时空分布演化特性及电场分布特性,阐明了触发过程中触发极与阴极、触发极与阳极形成等离子体通道的物理机理,分析了电场分布和绝缘体表面电荷累积效应等对触发过程中等离子体通道形成的影响,揭示了绝缘体表面二次电子发射等是导致触发极与阴极、触发极与阳极几乎同时形成等离子体通道的关键因素。这些都为进一步深入研究三电极气体火花开关,提高其工作性能奠定了坚实的基础。     

触发型3电极开关导通时延分析与数值计算

为提供触发型3电极开关导通时延定量分析估算的辅助方法,基于电子崩发展和流注理论推导了导通时延的数值计算模型。模型中,用场强是否满足Raether击穿判据中形成流注的条件来解释不同导通机制下开关的击穿。为验证该导通时延模型,研制了1个3电极开关,测试了其导通性能,并讨论了不同工作参数对其导通时延的影响。典型实验结果为在高的欠压比条件下更容易使开关工作在直接导通模式下。此外,实验与仿真结果表明,时延曲线可由2个欠压比拐点划分为3个区域。第1个拐点是开关导通进入可靠击穿的欠压比下限值,第2个拐点则为开关导通机制转化的拐点值。研究结果表明,基于开关的工作可靠性考虑,开关工作欠压比的合理范围是0.5～0.7,可作为触发型气体开关设计的参考依据。     

沿面闪络和丝状电流对光电导开关的损伤机理

通过对电极间隙为3mm和8mm半绝缘GaAs光电导开关损伤实验研究发现,引起开关损伤的主要机制是沿面闪络和丝状电流。沿面闪络是在高偏置电压条件下GaAs材料在热传导过程中表现的熔化?再结晶现象,对开关造成了致命性损伤;而丝状电流是开关在非线性工作模式下由于存在负微分电导效应(NDC),形成的高浓度电子?空穴等离子体通道,芯片内产热和冷却之间达到了动态平衡,开关处于光控预击穿状态,存在可恢复性和不可恢复性两类损伤。     

半绝缘GaAs光电导开关线性传输特性的研究

实验研究了具有微带同轴联结方式的横向GaAs光电导开关 (触发光源用波长 10 6 4nm、脉宽 15ns的Nd :YAG激光器 ,电极间隙为 2 .8和 4mm)在线性工作模式下的瞬态电压传输效率 (它在开关偏置电压一定时随触发光能量的增加而提高 ,最高可达 93% ) ,并观察到了输出电压波形的双极性现象 ,还用等效电路模型分析了开关的电压传输特性 ,理论与实验结果相吻合。