發(fā)布時間：2020-04-18 14:41

【摘要】：脈沖功率技術(shù)中最主要的器件之一為開關(guān),在一定程度上,開關(guān)性能決定系統(tǒng)整體性能。長壽命、全固態(tài)、高重頻是當(dāng)前開關(guān)器件的主流發(fā)展趨勢。在此領(lǐng)域上,研究人員不斷探索開關(guān)技術(shù),研發(fā)新型開關(guān)器件,使脈沖功率技術(shù)快速發(fā)展,并在電磁脈沖、核物理乃至民用等領(lǐng)域得到了一定的應(yīng)用。我們在對SI-GaAs擊穿強(qiáng)度測試的研究中發(fā)現(xiàn),具有異面非對稱電極的SI-GaAs樣品能在較低的電場條件下?lián)舸?輸出高壓納秒電脈沖,并在擊穿后持續(xù)導(dǎo)通并維持一定的鎖定電場。樣品的這種擊穿過程可重復(fù),有望形成一種新型的高壓納秒脈沖開關(guān)器件。在對這種擊穿現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上,對SI-GaAs自擊穿樣品產(chǎn)生高壓納秒電脈沖進(jìn)行了三個方面的實(shí)驗(yàn)研究:1.基于MOSFET控制,實(shí)現(xiàn)了SI-GaAs樣品的可控重頻運(yùn)行在自擊穿樣品基本特性研究的基礎(chǔ)上,設(shè)計了三種基于高壓MOSFET的實(shí)驗(yàn)方案,實(shí)現(xiàn)了SI-GaAs自擊穿樣品在MOSFET控制下的重頻運(yùn)行。在電源電壓1500V條件下輸出了重復(fù)頻率3-10Hz可控,上升沿4.131ns,脈沖寬度34.2ns,電壓幅值1248V的電脈沖;同時實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,SI-GaAs自擊穿樣品具有脈沖壓縮功能。在此基礎(chǔ)上,探究了不同儲能電容對輸出重復(fù)頻率電脈沖的影響,儲能電容值越小,產(chǎn)生的脈沖寬度越窄,上升沿越小,但電容太小會導(dǎo)致無法產(chǎn)生納秒級電脈沖。2.實(shí)驗(yàn)研究了SI-GaAs樣品自擊穿延遲特性利用MOSFET控制電壓加載,實(shí)驗(yàn)測定了SI-GaAs自擊穿樣品輸出的高壓納秒電脈沖與所施加電壓的延遲時間。實(shí)驗(yàn)表明SI-GaAs自擊穿樣品輸出的納秒級高壓脈沖具有μs量級時間延遲。多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)顯示,延遲時間在一定范圍內(nèi)具有隨機(jī)性。3.實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了SI-GaAs低阻導(dǎo)通狀態(tài)的觸發(fā)與擊穿不同步。設(shè)計實(shí)驗(yàn)電路,首先對SI-GaAs樣品施加高壓,使其擊穿。然后利用MOSFET控制放電回路限流電阻,發(fā)現(xiàn)在樣品擊穿后,如果放電回路電阻下降,樣品能夠輸出正常的納秒級高壓脈沖。這證明樣品的低阻導(dǎo)通狀態(tài)并非來源于樣品的初次擊穿。最后,利用延遲特性和低阻狀態(tài)觸發(fā)特點(diǎn),對SI-GaAs自擊穿產(chǎn)生高壓納秒電脈沖現(xiàn)象部分特征進(jìn)行了解釋。
【學(xué)位授予單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN78

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2632199