基于雪崩三极管Marx电路的电磁辐射与抑制
发布时间：2021-08-05 07:00
目前,高功率超宽带电磁脉冲技术在目标测距、地质勘探、生物医学等民用领域得到了广泛应用,近年来随着超宽带冲激雷达在高功率微波武器、电子干扰等军事领域的应用潜能,对于超宽带电磁脉冲源的研究已经成为世界上学者们关注的热点,追求脉冲源的高功率、窄脉宽、高重复频率、小型化成为研究的主要方向。雪崩晶体三极管（Avalanche Transistor）的响应速度快,工作电流可达几十安培,且价格便宜、体积较小,是一种比较理想的脉冲发生器件,利用雪崩三极管可以产生高幅值、快前沿、低抖动、高重频和高稳定性的电压、电流脉冲,由于单只雪崩三极管产生的脉冲幅值有限,通常为几百伏左右,所以通常采用多只雪崩三极管结合串联、并联Marx级联等多种电路形式,从而获得更高的脉冲幅值和输出功率。雪崩三极管与Marx电路结合设计并研制脉冲信号源是目前文献报道的主流方法。在实际应用中,基于雪崩三极管和Marx电路的脉冲信号源大多采用单层板结构设计,正面电路走线就与背面的金属板地面相当于一个微带天线,在各级雪崩管导通过程中,会有电磁脉冲信号向外辐射出去,尽管辐射效率较低,但由于Marx电路产生的脉冲信号的峰值功率很高,耦合途径较...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
雪崩三极管的输出特性曲线[40]
电子科技大学硕士学位论文8=(2-1)其中，是晶体管的共基极电流增益。M为雪崩倍增因子通常可表示为：()1=1/nCECBOUBV(2-2)式中，UCE表示集-射极电压，BVCBO表示发射极开路时集电极与基极之间的击穿电压，n称为密勒指数，与晶体管有关（硅材料取3～4）。如图2-1所示，BVCEO为基极开路时集电极与发射极之间的击穿电压；当UCE<BVCEO时，IB>0，三极管没有发生雪崩，当UCE=BVCEO时，IB=0，没有基极电流注入，晶体管基极开路，流经基区的载流子与通过集电极的载流子数目相等，没有产生复合，三极管刚刚出现雪崩效应(如图2-1中的虚线)。在加有反向偏压或基极接有电阻的情况下，继续增加UCE电压时，三极管工作在雪崩区，并且出现负阻特性[41,42]。2.1.2雪崩三极管脉冲发生电路的工作原理目前单只雪崩三极管电路所产生的电压脉冲幅值只有300V左右，多数情况下不能满足项目工程的要求。雪崩三极管可由三种方式导通，即触发导通、过压击穿导通和快前沿电压导通[43-45]，因此可以设计出多种不同形式的脉冲发生电路，而把这些电路结构结合使用，可以进一步提高雪崩三极管电路的输出功率，目前比较典型的雪崩三极管脉冲发生电路主要包括雪崩三极管串并联电路、Marx电路及脉冲截断电路。图2-2雪崩三极管串联电路如图2-2所示，雪崩串联电路理论上串联的三极管越多，负载上得到的脉冲幅值越高，但串联电路对直流电压源提供的偏置电压VCC要求较高，直流电源电压不应低于项目指标的负载电压，且主电容C的直流耐压水平也需要满足，实际应
第二章雪崩三极管Marx电路的基本原理及辐射效应9用中通常需要给三极管额外并联均压电阻或反向并联齐纳二极管[46]。这样所有三极管串联的形式，如果其中一只三极管出现短路损坏，都会导致其余三极管承受的电压升高，这样所有三极管很容易同时损坏，所以电路稳定性很差，不利于实际工程应用。如图2-3所示，单只雪崩三极管的通流能力有限，将多只雪崩三极管并联同时向负载放电，可以增大电路的输出电流[47]，但要使各只雪崩三极管完全同步导通，从而在负载上得到电流叠加后的脉冲信号，存在很大的难度，所以目前采用这种方式的脉冲发生器并不常见。图2-3雪崩三极管并联电路如图2-4所示，脉冲截断的方法是将雪崩三极管串直接并联于直流高压的输出端，再通过触发信号的控制直接截断直流高压，可以得到快速的下降沿[46]。但由于过电压导通时的阈值电压控制难度大，而且分散性较大，导致输出脉冲的幅值和宽度的稳定性较低，所以近年来研究报道的并不多。图2-4脉冲截断电路目前雪崩三极管的Marx级联电路是应用最广泛的脉冲发生电路，因其对直流源的要求不高，能够产生幅值远高于电源电压的脉冲，且能在高重复频率下稳定
本文编号：3323302
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
雪崩三极管的输出特性曲线[40]
电子科技大学硕士学位论文8=(2-1)其中，是晶体管的共基极电流增益。M为雪崩倍增因子通常可表示为：()1=1/nCECBOUBV(2-2)式中，UCE表示集-射极电压，BVCBO表示发射极开路时集电极与基极之间的击穿电压，n称为密勒指数，与晶体管有关（硅材料取3～4）。如图2-1所示，BVCEO为基极开路时集电极与发射极之间的击穿电压；当UCE<BVCEO时，IB>0，三极管没有发生雪崩，当UCE=BVCEO时，IB=0，没有基极电流注入，晶体管基极开路，流经基区的载流子与通过集电极的载流子数目相等，没有产生复合，三极管刚刚出现雪崩效应(如图2-1中的虚线)。在加有反向偏压或基极接有电阻的情况下，继续增加UCE电压时，三极管工作在雪崩区，并且出现负阻特性[41,42]。2.1.2雪崩三极管脉冲发生电路的工作原理目前单只雪崩三极管电路所产生的电压脉冲幅值只有300V左右，多数情况下不能满足项目工程的要求。雪崩三极管可由三种方式导通，即触发导通、过压击穿导通和快前沿电压导通[43-45]，因此可以设计出多种不同形式的脉冲发生电路，而把这些电路结构结合使用，可以进一步提高雪崩三极管电路的输出功率，目前比较典型的雪崩三极管脉冲发生电路主要包括雪崩三极管串并联电路、Marx电路及脉冲截断电路。图2-2雪崩三极管串联电路如图2-2所示，雪崩串联电路理论上串联的三极管越多，负载上得到的脉冲幅值越高，但串联电路对直流电压源提供的偏置电压VCC要求较高，直流电源电压不应低于项目指标的负载电压，且主电容C的直流耐压水平也需要满足，实际应
第二章雪崩三极管Marx电路的基本原理及辐射效应9用中通常需要给三极管额外并联均压电阻或反向并联齐纳二极管[46]。这样所有三极管串联的形式，如果其中一只三极管出现短路损坏，都会导致其余三极管承受的电压升高，这样所有三极管很容易同时损坏，所以电路稳定性很差，不利于实际工程应用。如图2-3所示，单只雪崩三极管的通流能力有限，将多只雪崩三极管并联同时向负载放电，可以增大电路的输出电流[47]，但要使各只雪崩三极管完全同步导通，从而在负载上得到电流叠加后的脉冲信号，存在很大的难度，所以目前采用这种方式的脉冲发生器并不常见。图2-3雪崩三极管并联电路如图2-4所示，脉冲截断的方法是将雪崩三极管串直接并联于直流高压的输出端，再通过触发信号的控制直接截断直流高压，可以得到快速的下降沿[46]。但由于过电压导通时的阈值电压控制难度大，而且分散性较大，导致输出脉冲的幅值和宽度的稳定性较低，所以近年来研究报道的并不多。图2-4脉冲截断电路目前雪崩三极管的Marx级联电路是应用最广泛的脉冲发生电路，因其对直流源的要求不高，能够产生幅值远高于电源电压的脉冲，且能在高重复频率下稳定
本文编号：3323302
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/3323302.html
