超快负高压脉冲产生技术与测量

发布时间：2018-04-18 22:27

  本文选题：超快 + ns　； 参考：《深圳大学》2015年硕士论文

【摘要】：脉冲功率技术自问世以来便广泛的应用在诸多领域,例如高功率相干辐射源、时间展宽分幅相机、惯性约束核心聚变等国防现代化和高新技术产业。随着其应用的范围越来越广,脉冲功率技术目前正朝着电压幅值高、电流峰值大、前沿时间短、脉冲宽度窄、可重复率高和体积小的趋势发展。由于电压输出幅度高、结构简单等特点,Marx发生器在脉冲功率有着不可或缺的地位。调制器是产生高压脉冲的重要技术手段,而调制开关又是调制器的关键部件。功率MOSFET具有重复工作频率高、通断速度快、体积小、工作性能稳定和寿命长等特点,因此功率MOSFET调制开关被广泛应用在具有纳秒级前沿时间的脉冲产生器中。由于单管功率MOSFET耐压比较低(≤1000 V),无法满足产生数千伏高压脉冲幅度的要求;而采用磁感应叠加原理研制的超快高压脉冲产生器,虽然输出的脉冲电压幅度达到数千伏甚至数十千伏,但是脉冲产生器的体积庞大。本论文采用Marx发生器电路结构,结合多个功率MOSFET串联的方法,不仅减小了体积,而且提高了输出脉冲电压幅值。本文做了以下工作:1)阐述了功率脉冲技术的定义与应用领域,对主流的一些功率器件的性能参数作了比较,并分析总结了固态调制开关的几种典型组合形式,介绍了功率脉冲技术的国内外发展现状。2)通过分析功率MOSFET模型和开关转换过程,阐述了各种寄生参数和分布参数对功率MOSFET开关性能的影响,并确定了Marx负高压脉冲发生器的驱动方式。3)分析了Marx发生器和功率MOSFET串联调制开关的工作原理,并利用软件(Or CAD PSpice Release 10.5)对基于功率MOSFET串联调制开关的Marx负高压脉冲发生器的输出特性进行了仿真。4)研制出了基于功率MOSFET串联调制开关的六级Marx负高压脉冲发生器,实验分析了输出耦合电容、负载电阻变化对输出脉冲的影响。获得了下降沿为10 ns、脉宽为60 ns、电压幅度为-6.5 k V的负高压脉冲。总结了实验过程中所遇见的一些问题及其解决办法。5)总结了本篇论文已完成的工作,并展望了未来的工作方向。
[Abstract]:Pulse power technology has been widely used in many fields since its inception, such as high power coherent radiation sources, time broadening camera, inertial confinement core fusion and other national defense modernization and high-tech industries.With its wide application, the pulse power technology is developing towards the trend of high voltage amplitude, large current peak, short front time, narrow pulse width, high repetition rate and small volume.Marx generator plays an indispensable role in pulse power because of its high output amplitude and simple structure.Modulator is an important technique to generate high voltage pulse, and modulator switch is the key component of modulator.Power MOSFET has the characteristics of high repetition rate, fast on-off speed, small volume, stable performance and long life. Therefore, power MOSFET modulation switch is widely used in pulse generator with nanosecond forward time.Because of the low voltage (鈮，

本文编号：1770376