發(fā)布時(shí)間：2020-09-28 17:37

　　 經(jīng)前門或后門耦合的電磁脈沖,尤其是上升沿為納秒級(jí)的快脈沖,會(huì)在電子設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生快上升沿,大幅值的電壓或電流脈沖,會(huì)導(dǎo)致電子設(shè)備不能正常工作甚至損傷燒毀。由于多數(shù)脈沖防護(hù)器件的防護(hù)參數(shù)均針對(duì)雷電電磁脈沖,該參數(shù)可能不再適用于快脈沖。且防護(hù)器件由于自身特性導(dǎo)致在實(shí)際應(yīng)用中存在不足,不僅影響防護(hù)能力甚至?xí)绊懻９ぷ?因此準(zhǔn)確評(píng)價(jià)快脈沖下防護(hù)器件防護(hù)性能具有重要意義。1)基于氣體放電管(GDT)、壓敏電阻(MOV)以及瞬態(tài)抑制二極管(TVS)三種典型脈沖防護(hù)器件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與導(dǎo)通機(jī)理,對(duì)比分析典型納秒級(jí)快脈沖與雷電電磁脈沖波形參數(shù)的差異性以及該差異性對(duì)防護(hù)器件響應(yīng)特性的影響,如在快上升沿脈沖下,由于MOV內(nèi)部晶粒與晶界層之間存在一定電容,導(dǎo)致器件導(dǎo)通前會(huì)有較大漏電流與尖峰電壓。2)針對(duì)測(cè)試需求,研制3dB帶寬為1GHz的同軸測(cè)試夾具,進(jìn)而研究三種防護(hù)器件在不同快脈沖下的瞬態(tài)響應(yīng)特性。首先分析了方波脈沖幅值和脈寬對(duì)三種防護(hù)器件的脈沖啟動(dòng)電壓、尖峰電壓、過(guò)沖峰值電壓、箝位電壓以及響應(yīng)時(shí)間各項(xiàng)防護(hù)參數(shù)影響,發(fā)現(xiàn)MOV和TVS在導(dǎo)通前因泄漏電流與自身電感導(dǎo)致存在較大的尖峰電壓,可通過(guò)Pspice和ADS電路建模仿真驗(yàn)證;其次分析了高空核電磁脈沖(HEMP)注入幅值對(duì)防護(hù)器件的過(guò)沖峰值電壓、箝位電壓以及響應(yīng)時(shí)間各項(xiàng)參數(shù)的影響。最后通過(guò)最小二乘法擬合構(gòu)建響應(yīng)參數(shù)與注入?yún)?shù)的關(guān)系函數(shù)。3)首先基于脈沖防護(hù)器件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和導(dǎo)通機(jī)理,分析三種防護(hù)器件的主要失效模式與失效原因。然后通過(guò)實(shí)際測(cè)試,驗(yàn)證了MOV和TVS在HEMP作用下的失效模式多以短路失效為主。提取失效后防護(hù)器件的等效電阻值,設(shè)計(jì)失效電路模型,通過(guò)電路仿真驗(yàn)證該模型的正確性。最后分析快脈沖下防護(hù)器件的失效閾值,并給出幾種典型脈沖下器件失效閾值的量化公式。4)為提升防護(hù)器件的防護(hù)性能,根據(jù)各防護(hù)器件的工作原理以及優(yōu)缺點(diǎn),提出GDT、MOV及TVS組合防護(hù)技術(shù)�？紤]到防護(hù)器件的配合問(wèn)題,根據(jù)提取出的器件脈沖啟動(dòng)電壓和箝位電壓,提出多種配合方式,理論分析其導(dǎo)通次序與導(dǎo)通現(xiàn)象,通過(guò)測(cè)試驗(yàn)證理論分析的正確性。利用測(cè)試系統(tǒng),分析兩種快脈沖下不同防護(hù)模式的響應(yīng)特性與防護(hù)性能,得出串聯(lián)可抑制泄漏電流和尖峰電壓,并聯(lián)可以減小尖峰電壓、過(guò)沖峰值電壓以及防止器件發(fā)生失效的結(jié)論。
【學(xué)位單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TN78
【部分圖文】：

內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 2.5 所示：ZnO 晶粒之間通過(guò)晶界層隔離，基礎(chǔ)單元可以近似等效為二極管，因此壓敏電阻即可等效為多個(gè)二極管的串并聯(lián)。圖2.5 壓敏電阻內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)合結(jié)構(gòu)與實(shí)際工作原理，得到壓敏電阻的等效電路如圖 2.6 所示。圖2.6 壓敏電阻等效電路圖CpLnRn RlRb

單極性TVS直流伏安特性曲線

/20μsLEMP波形參數(shù)定義圖

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本文編號(hào)：2829065