【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)象實驗研究的基礎(chǔ)上,對SI-GaAs自擊穿樣品產(chǎn)生高壓納秒電脈沖進行了三個方面的實驗研究:1.基于MOSFET控制,實現(xiàn)了SI-GaAs樣品的可控重頻運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的實驗方案,實現(xiàn)了SI-GaAs自擊穿樣品在MOSFET控制下的重頻運行。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;同時實驗結(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.實驗研究了SI-GaAs樣品自擊穿延遲特性利用MOSFET控制電壓加載,實驗測定了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。實驗表明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)實驗顯示,延遲時間在一定范圍內(nèi)具有隨機性。3.實驗驗證了SI-GaAs低阻導(dǎo)通狀態(tài)的觸發(fā)與擊穿不同步。設(shè)計實驗電路,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,對SI-GaAs自擊穿產(chǎn)生高壓納秒電脈沖現(xiàn)象部分特征進行了解釋。
【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】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 袁建強;劉宏偉;馬勛;蔣天倫;姜蘋;王凌云;;基于光導(dǎo)開關(guān)的固態(tài)脈沖功率源及其應(yīng)用[J];高電壓技術(shù);2015年06期

2 胡濤;唐勇奇;黃林森;林軒;陳麗娟;;MOSFET與IGBT驅(qū)動電路的研究與設(shè)計[J];新型工業(yè)化;2015年03期

3 雷宇;邱劍;劉克富;;150kV全固態(tài)高壓脈沖發(fā)生器設(shè)計[J];強激光與粒子束;2012年03期

4 譚科民;楊勇;崔占東;馬紅梅;劉忠山;陳洪斌;;脈沖壓縮開關(guān)DBD研究[J];半導(dǎo)體技術(shù);2011年08期

5 李勁;李欣;劉小平;張良;趙軍平;黃子平;戴光森;石金水;章林文;鄧建軍;;MHz重復(fù)頻率脈沖功率技術(shù)[J];強激光與粒子束;2010年04期

6 余穩(wěn),譚述奇,張飛,張義門,孫曉瑋;延遲擊穿半導(dǎo)體開關(guān)二極管最佳參數(shù)確定[J];強激光與粒子束;2005年07期

7 孫鐵平,曾正中,叢培天;PIN管的延遲擊穿性能初步實驗研究[J];強激光與粒子束;2005年02期

8 龔春英;劉煜;肖嵐;;幾種MOSFET驅(qū)動電路的研究[J];電源技術(shù)應(yīng)用;2001年03期

9 嚴(yán)肅;高科技的基礎(chǔ)之一——脈沖功率技術(shù)[J];中南民族學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版);2000年02期

10 鄭一陽;新型砷化鎵Z元件[J];電子產(chǎn)品世界;1999年09期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 田立強;高功率GaAs光電導(dǎo)開關(guān)的特性與擊穿機理研究[D];西安理工大學(xué);2009年

2 孫衛(wèi)忠;半絕緣砷化鎵（SI-GaAs）單晶中的雜質(zhì)與缺陷[D];河北工業(yè)大學(xué);2006年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 韓毅博;基于脈沖磁元件的重頻納秒脈沖源研究[D];華中科技大學(xué);2016年

2 宮振慧;PIN限幅二極管微波擊穿效應(yīng)機理研究[D];電子科技大學(xué);2016年

3 歐陽慧;重復(fù)頻率脈沖功率電流源的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

4 劉倫;重復(fù)頻率納秒脈沖下線電極放電的特性研究[D];華中科技大學(xué);2015年

5 楊力云;高功率高重復(fù)頻率氣體開關(guān)研究[D];電子科技大學(xué);2013年

6 姜蘋;基于光導(dǎo)開關(guān)的納秒脈沖功率源技術(shù)研究[D];中國工程物理研究院;2012年

7 張晗;實用化ns級高壓脈沖電源的研制[D];華中科技大學(xué);2011年

8 張瑜;基于閉合磁環(huán)脈沖變壓器的緊湊型高壓納秒脈沖發(fā)生器[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2009年

9 高紹兵;半絕緣GaAs光導(dǎo)開關(guān)中EL2深能級研究[D];西安理工大學(xué);2008年

10 張良;高重復(fù)頻率MOSFET脈沖調(diào)制技術(shù)研究[D];中國工程物理研究院;2007年

，

本文編號：2632199