设计了一款基于金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)开关的高压高频脉冲发生器，采用多个以光纤信号隔离触发的串联MOSFET作为高压开关，并由FPGA提供控制信号。该发生器由相同的MOSFET管部分组成，并联并按顺序触发，与参考信号同步。所述电路和工作模式克服了MOSFET管发生器的功耗限制，使脉冲重复率显著提高。详细介绍了该MHz高压脉冲发生器的工作原理和制作过程，然后进行了初步试验，验证了该发生器的性能。该电路在1 MHz的高重复率下，输出上升时间为十几ns、脉宽为百ns、电压幅值大于1 kV的平顶脉冲。
脉冲电源 功率MOSFET ns脉冲 1 MHz重频 脉冲合成 pulse power supply power MOSFET nanosecond pulse 1 MHz repetition frequency pulse synthesis 强激光与粒子束
2019, 31(9): 095001
西北核技术研究所,高功率微波技术重点实验室, 西安 710024
利用脉冲压缩技术,将具有一定初始电压的高阻抗长脉冲形成线对低阻抗短脉冲形成线充电到一定值时,其输出开关导通,在其后的传输线上可以产生高功率短脉冲.给出了脉冲压缩理论分析;前级脉冲驱动源采用GW级纳秒脉冲形成线,其特性阻抗为40 Ω、电长度为3.9 ns,输出脉冲宽度约8 ns;研制了与前级脉冲驱动源匹配的脉冲压缩装置和变阻抗传输线,考虑到脉冲压缩装置低阻抗形成线绝缘击穿和开关导通限制,选取脉压装置形成线特性阻抗6.5 Ω、电长度0.5 ns.利用GW级纳秒脉冲驱动源开展了脉冲压缩实验,得到了输出功率增益达4倍左右的脉宽1.5 ns高功率短脉冲,输出脉冲功率增益与理论值基本相符.
脉冲压缩 ns脉冲源 短脉冲形成线 变阻抗线 功率增益 pulse compression ns pulse driver short pulse forming line impedance tapered line power increase ratio 强激光与粒子束
2015, 27(6): 065003
西北核技术研究所, 高功率微波技术重点实验室, 西安 710024
采用带有开路磁芯的Tesla变压器与单筒脉冲形成线一体化结构,研制了一台基于Tesla变压器的紧凑GW级纳秒脉冲源,该源包括一个40 Ω脉冲形成线、内置Tesla变压器、初级电路及高压吹气主开关等,具有变比高、结构紧凑、能量传输效率高、便于重复频率运行等特点。给出了脉冲形成线、Tesla变压器和主开关等的工作原理、设计方法和模拟计算。实验结果表明,该脉冲源输出电压大于200 kV,脉冲宽度约8 ns,可以在重复频率100 Hz、平均输出功率1 GW情况下稳定运行,实验结果与理论设计相符。
ns脉冲源 Tesla变压器 脉冲形成线 主开关 开路磁芯 ns pulse generator Tesla transformer pulse forming line main switch open circuit magnetic core 强激光与粒子束
2014, 26(12): 125001
西安交通大学 电子物理与器件教育部重点实验室, 西安 710049
为了研究掺杂结构为p+-p-n-n+的半导体断路开关的ns脉冲截断机理, 根据流体力学方程和全电流方程推导出半导体断路开关内部载流子运动满足的电流-电压关系表达式, 提出了一种外电路方程和载流子流体力学方程联立求解的1维耦合数值模型。采用该模型对半导体断路开关的ns脉冲截断过程进行了数值模拟, 模拟结果表明: 在截断过程中, n-n+结处的载流子数密度首先开始明显降低, 并出现高电场, 随后p+-p结处也出现类似现象, 随着载流子的抽取, 高电场区域向p-n结处快速移动, 最终在p-n结处完成截断, 而基区载流子数密度在截断前后无明显变化。
半导体断路开关 数值模拟 ns脉冲截断 电路流体耦合模型 semiconductor opening switch numerical simulation nanosecond current interruption circuit-fluid coupled modeling
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
为修正高电压测量探头寄生参数对测量ns脉冲波形的影响, 对探头的数字补偿方法进行了研究。利用对低电压标定所得标准参考信号和探头信号做傅里叶变换, 得到其各自的频谱密度, 然后通过相除, 得到探头灵敏度与频率的关系和信号相位与频率的关系。在实测时, 再对测得信号做傅里叶变换, 将得到的频谱密度乘以探头灵敏度及信号相位对频率的函数, 通过傅里叶逆变换重建出待测信号。通过不同信号进行波形重建实验证明, 此方法能够在短时间内很好地修正高电压测量探头寄生参数对ns脉冲波形的畸变。
ns脉冲 脉冲测量 波形重建 傅里叶变换 频谱 nanosecond pulse pulse measurement waveform reconstruction Fourier transform spectrum 强激光与粒子束
2010, 22(11): 2759
