專利名稱：一種高壓方波脈沖發(fā)生器及產(chǎn)生高壓方波脈沖的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于脈沖功率技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高壓方波脈沖發(fā)生器及產(chǎn)生高壓方
波脈沖的方法。
背景技術(shù)：
光電半導(dǎo)體開關(guān)不僅具有超快上升沿和快下降沿，而且耐壓高、觸發(fā)抖動僅皮秒 量級，所以適于產(chǎn)生高壓方波電脈沖?；诠怆姲雽?dǎo)體開關(guān)，現(xiàn)有兩種產(chǎn)生方波脈沖的方 法 (1)利用傳輸線儲能來控制光電半導(dǎo)體開關(guān)的載流子高倍增過程，使輸出波形為 方波(參見1996年25巻第2期《光子學(xué)報》趙慧娟等人"用于高壓脈沖發(fā)生系統(tǒng)的光電開 關(guān)技術(shù)綜述"一文)。其缺點是1)傳輸線作為分布電容儲存能量，儲能密度低；2)傳輸線 設(shè)計長度決定了方波脈寬，即不能動態(tài)調(diào)節(jié)方波脈寬。 (2)Auston光電半導(dǎo)體開關(guān)結(jié)構(gòu)是基于兩種不同波長的激光工作的，可產(chǎn)生幾個 皮秒脈寬的矩形脈沖(參見1975年26巻《Applied Physics Letters》Auston D H發(fā)表 的"Picosecond optoelectronic switching and gating in silicon，，，中文譯文為，1975 年26巻《應(yīng)用物理快報》，Auston D H發(fā)表的"硅材料的皮秒光電開關(guān)和門")其缺點是 1)需要兩種波長的激光束；2)該結(jié)構(gòu)必須以光電半導(dǎo)體開關(guān)芯片為絕緣層來制作異面微 帶傳輸線，因此無法承受高壓，輸出方波的電壓值低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高壓方波脈沖發(fā)生器，解決了現(xiàn)有技術(shù)中因光電半導(dǎo)體 開關(guān)陷入長時間鎖定狀態(tài)而使輸出波形無法控制的問題。 本發(fā)明的另一 目的是提供上述方波脈沖發(fā)生器產(chǎn)生高壓方波脈沖的方法。 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種高壓方波脈沖發(fā)生器，包括高壓直流電源、限流
電阻、儲能電容、光電半導(dǎo)體開關(guān)、同軸傳輸線和負載；高壓直流電源、限流電阻和儲能電容
依次串聯(lián)構(gòu)成回路，高壓直流電源的負極接地；光電半導(dǎo)體開關(guān)經(jīng)同軸傳輸線和負載串聯(lián)
構(gòu)成的電路與儲能電容并聯(lián)；光電半導(dǎo)體開關(guān)的封裝外殼、同軸傳輸線的外導(dǎo)體層和負載
接地；該脈沖發(fā)生器還包括一個耐壓高、觸發(fā)開通快、通態(tài)電阻低的輔助開關(guān)，和控制光電
半導(dǎo)體開關(guān)和輔助開關(guān)觸發(fā)時間差的延時控制裝置；所述的輔助開關(guān)并聯(lián)在儲能電容兩
丄山順。 其中，輔助開關(guān)為絕緣柵雙極型晶體管。 其特點進一步在于，延時控制裝置包括電子延時器、第一分壓電阻和第二分壓電 阻；第一分壓電阻的一端與光電半導(dǎo)體開關(guān)陰極電極連接，另一端經(jīng)第二分壓電阻接地； 第二分壓電阻與第一分壓電阻連接的一端還與電子延時器的輸入端連接，電子延時器的輸 出端通過IGBT驅(qū)動電路與緣柵雙極型晶體管的柵極連接，絕緣柵雙極型晶體管的陽極與 光電半導(dǎo)體開關(guān)的陽極電極連接，絕緣柵雙極型晶體管的陰極接地。
3
其中，輔助開關(guān)為火花隙開關(guān)；火花隙開關(guān)陽極電極與光電半導(dǎo)體開關(guān)陽極電極 連接，火花隙開關(guān)的陰極電極接地。 其特點進一步在于，延時控制裝置包括能將脈沖激光器發(fā)射出的激光分為兩束的 半透半反鏡和位于半透半反鏡與火花隙開關(guān)之間的光學(xué)延時器；其中一束激光用于觸發(fā)光 電半導(dǎo)體開關(guān)，另外一束激光通過光學(xué)延時器觸發(fā)火花隙開關(guān)。 本發(fā)明所采用的另一個技術(shù)方案是，脈沖發(fā)生器產(chǎn)生方波脈沖的方法，按以下步 驟進行 步驟l，先觸發(fā)開通光電半導(dǎo)體開關(guān)，使光電半導(dǎo)體開關(guān)進入鎖定狀態(tài)； 步驟2，再經(jīng)納秒量級時間后觸發(fā)開通與儲能電容并聯(lián)的輔助開關(guān)；光電半導(dǎo)體
開關(guān)和輔助開關(guān)的觸發(fā)時間差由延時控制裝置控制； 步驟3，輔助開關(guān)觸發(fā)后，儲能電容能量通過輔助開關(guān)迅速釋放，儲能電容的電壓 隨之迅速降低；當該電壓不足以維持光電導(dǎo)開關(guān)高倍增所需的閾值電場時，光電半導(dǎo)體開 關(guān)被迫結(jié)束鎖定狀態(tài)，開始關(guān)斷；由于此時儲能電容電壓仍在迅速下降，提高了光電半導(dǎo)體 開關(guān)的關(guān)斷速度，從而得到較快的下降沿； 通過上述步驟，即輸出電壓高、脈寬可調(diào)的方波脈沖。 本發(fā)明的有益效果是，利用本發(fā)明提供的方波脈沖發(fā)生器輸出的方波，電壓高，脈 寬可調(diào)，下降沿變化率快。此外，利用本發(fā)明提供的控制光電半導(dǎo)體開關(guān)的方法，能快速終 止光電半導(dǎo)體開關(guān)內(nèi)部載流子高倍增過程，強制開關(guān)退出鎖定工作狀態(tài)，使得鎖定狀態(tài)持 續(xù)時間人為可控。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)脈沖發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是現(xiàn)有技術(shù)脈沖發(fā)生器輸出的波形圖； 圖3是本發(fā)明方波脈沖發(fā)生器輸出的波形圖； 圖4是本發(fā)明實施例1方波脈沖發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5是本發(fā)明實施例2方波脈沖發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖中，l.高壓直流電源，2.限流電阻，3.儲能電容，4.光電半導(dǎo)體開關(guān)，5.同軸傳 輸線，6.負載，7.脈沖激光器，8.絕緣柵雙極型晶體管，9. IGBT驅(qū)動電路，IO.電子延時器， 11.火花隙開關(guān)，12.光學(xué)延時器，13.半透半反鏡，14.全反鏡。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明進行詳細說明。 光電半導(dǎo)體開關(guān)4具有兩種傳統(tǒng)工作模式線性模式和高倍增模式，其中高倍增 模式僅出現(xiàn)在高偏置電壓下的砷化鎵、磷化銦光電半導(dǎo)體開關(guān)4中。高倍增工作模式具有 載流子高倍增現(xiàn)象，即一個入射光子能激勵多個電子_空穴對參與導(dǎo)電，所以比線性模式 所需觸發(fā)光能低，電壓傳輸率高、脈沖上升沿快。需要特別指出的是，高倍增模式對開關(guān)上 外加偏置電場有下限要求，低于該電場閾值時光電半導(dǎo)體開關(guān)4內(nèi)載流子高倍增現(xiàn)象將停 止。 如圖1所示，現(xiàn)有的脈沖發(fā)生器包括高壓直流電源1、限流電阻2、儲能電容3、光電半導(dǎo)體開關(guān)4、同軸傳輸線5和負載6 ;高壓直流電源1、限流電阻2和儲能電容3依次串聯(lián) 構(gòu)成回路，高壓直流電源1的負極接地；光電半導(dǎo)體開關(guān)4經(jīng)同軸傳輸線5和負載6串聯(lián)構(gòu) 成的電路與儲能電容3并聯(lián)；光電半導(dǎo)體開關(guān)4的封裝外殼、同軸傳輸線5的外導(dǎo)體層(屏 蔽層)和負載6接地。該電路中使用了脈沖激光器7向光電半導(dǎo)體開關(guān)4發(fā)出光脈沖，光 電半導(dǎo)體開關(guān)4再向負載6輸出電脈沖。現(xiàn)有的脈沖發(fā)生器的輸出電脈沖上升沿足夠快， 但是光電半導(dǎo)體開關(guān)4的高倍增過程不受控制，脈沖激光器7發(fā)出的光脈沖，經(jīng)現(xiàn)有的脈沖 發(fā)生器輸出的電脈沖波形如圖2所示，存在以下問題1)脈寬太寬(通常在微秒量級，遠遠 大于光脈沖脈寬)且持續(xù)時間有一定隨機性，該現(xiàn)象被稱為"鎖定"，是由光電半導(dǎo)體開關(guān) 4內(nèi)載流子高倍增過程不受控制造成的；2)脈沖幅值隨時間逐漸變小，且下降沿變化率慢， 波形不滿足方波要求。 為了輸出近似理想的方波波形，且脈寬動態(tài)可調(diào)，本發(fā)明在現(xiàn)有脈沖發(fā)生器的基 礎(chǔ)上，在儲能電容3兩端并聯(lián)一個耐壓高、觸發(fā)開通快、通態(tài)電阻低的輔助開關(guān)。另外，還設(shè) 置了控制光電半導(dǎo)體開關(guān)4和輔助開關(guān)觸發(fā)時間差的延時控制裝置。
利用本發(fā)明提供的方波脈沖發(fā)生器產(chǎn)生方波脈沖的方法為
步驟1，先觸發(fā)開通光電半導(dǎo)體開關(guān)4，使光電半導(dǎo)體開關(guān)4進入鎖定狀態(tài)；
步驟2，再經(jīng)納秒量級時間后觸發(fā)開通與儲能電容3并聯(lián)的輔助開關(guān)；光電半導(dǎo)體 開關(guān)4和輔助開關(guān)的觸發(fā)時間差由延時控制裝置控制，該時間差決定了輸出方波的脈寬；
步驟3，輔助開關(guān)觸發(fā)后，儲能電容3能量通過輔助開關(guān)迅速釋放，儲能電容3的電 壓隨之迅速降低；當該電壓不足以維持光電半導(dǎo)體開關(guān)4高倍增所需的閾值電場時，光電 半導(dǎo)體開關(guān)4被迫結(jié)束鎖定狀態(tài)，開始關(guān)斷；由于此時儲能電容3電壓仍在迅速下降，提高 了光電半導(dǎo)體開關(guān)4的關(guān)斷速度，從而得到較快的下降沿；即可輸出如圖3所示的電壓高、 脈寬可調(diào)的方波脈沖； 要調(diào)整方波脈寬，只需要通過延時控制裝置調(diào)光電半導(dǎo)體開關(guān)4和輔助開關(guān)的觸 發(fā)時間差即可；要調(diào)整方波的重復(fù)頻率，只需調(diào)整脈沖激光器7的光脈沖重復(fù)頻率即可。
綜上所述，儲能電容兩端并聯(lián)一個耐壓高、觸發(fā)開通快、通態(tài)電阻低的輔助開關(guān)， 其優(yōu)點是，l)可以人為控制光電半導(dǎo)體開關(guān)4的鎖定持續(xù)時間，使輸出電脈沖的脈寬可調(diào)； 2)提高了光電半導(dǎo)體開關(guān)4的關(guān)斷速度，加快了輸出波形的下降沿變化率。
本發(fā)明中的輔助開關(guān)，應(yīng)兼顧耐壓高、觸發(fā)開通快、通態(tài)電阻低三個特點，例如絕 緣柵雙極型晶體管8或激光觸發(fā)式火花隙開關(guān)ll，下面通過具體的實施例來說明
實施例1 如圖4所示，一種方波脈沖發(fā)生器包括高壓直流電源1、限流電阻2、儲能電容3、 光電半導(dǎo)體開關(guān)4、同軸傳輸線5和負載6 ;高壓直流電源1、限流電阻2和儲能電容3依次 串聯(lián)構(gòu)成回路，高壓直流電源1的負極接地；光電半導(dǎo)體開關(guān)4經(jīng)同軸傳輸線5和負載6串 聯(lián)構(gòu)成的電路與儲能電容3并聯(lián)；光電半導(dǎo)體開關(guān)4的封裝外殼、同軸傳輸線5的外導(dǎo)體層 (屏蔽層)和負載6接地；儲能電容3兩端還并聯(lián)有一個絕緣柵雙極型晶體管8 (該器件英 文縮寫為IGBT);延時控制裝置包括電子延時器10、第一分壓電阻Rl和第二分壓電阻R2 ; 第一分壓電阻Rl的一端與光電半導(dǎo)體開關(guān)4陰極電極連接，另一端經(jīng)第二分壓電阻R2接 地；第二分壓電阻R2與第一分壓電阻Rl連接的一端還與電子延時器10的輸入端連接；電 子延時器10的輸出端通過IGBT驅(qū)動電路9與緣柵雙極型晶體管8的柵極連接；絕緣柵雙
5極型晶體管8的陽極與光電半導(dǎo)體開關(guān)4的陽極電極連接，絕緣柵雙極型晶體管8的陰極 接地。 該方波脈沖發(fā)生器中，高壓直流電源1為0 10kV可調(diào)直流高壓電壓源。儲能電 容3為耐壓10kV以上的15 100nF脈沖電容器。儲能電容3充電的限流電阻2為2k Q 10MQ功率電阻。負載6為50Q功率電阻。絕緣柵雙極型晶體管8并聯(lián)在儲能電容3兩 端，型號為FZ600R65KF2。電子延時器10的功能是當輸入信號為上升沿時，延時預(yù)定時間 后輸出；當輸入信號為下降沿時，立刻(不延時)輸出。第二分壓電阻R2上的電壓信號作 為電子延時器10的輸入。 光電半導(dǎo)體開關(guān)4的芯片材料為非故意摻雜砷化鎵晶體(GaAs:EL2)，電阻率5 10X107Q cm，電子遷移率5000 7000cm7V s。光電半導(dǎo)體開關(guān)4兩個電極之間的距 離是2 10mm。脈沖激光器7是SGR-S/100型Q開關(guān)攙釹釔鋁石榴石激光器，其脈沖半高 全寬為8ns，波長為532nm，光能為0. 5 5mJ。 利用實施例1提供方波脈沖發(fā)生器產(chǎn)生方波脈沖的方法為 ①光電半導(dǎo)體開關(guān)4未被脈沖激光觸發(fā)時，B點電位(如圖4所示，B點為第一分 壓電阻R1、第二分壓電阻R2與電子延時器10三者連接的結(jié)點) 一直近似為零，所以絕緣柵 雙極型晶體管8不開通； ②光電半導(dǎo)體開關(guān)4被脈沖激光觸發(fā)并進入鎖定狀態(tài)，B點電位迅速升高，輸入一 個上升沿信號給電子延時器10，電子延時器10延時納秒量級時間后輸出一個上升沿信號， 觸發(fā)IGBT驅(qū)動電路9，使絕緣柵雙極型晶體管8開通； ③絕緣柵雙極型晶體管8開通使儲能電容3電壓迅速下降；當儲能電容3電壓下 降至不足以維持光電導(dǎo)開關(guān)4高倍增所需的閾值電場時，最終迫使光電半導(dǎo)體開關(guān)4迅速 地結(jié)束載流子高倍增并恢復(fù)高電阻率，即退出鎖定狀態(tài)，光電半導(dǎo)體開關(guān)4開始關(guān)斷；由于 此時儲能電容3電壓仍在迅速下降，所以提高了光電半導(dǎo)體開關(guān)4的關(guān)斷速度，使輸出波形 的下降沿變化率快；即可輸出電壓高、脈寬可調(diào)的方波脈沖； ④隨著光電半導(dǎo)體開關(guān)4的快速關(guān)斷，B點電位迅速下降趨于0V，等效為給電子延 時器10輸入一個下降沿信號；此時電子延時器10不延遲，即刻輸出一個下降沿信號，觸發(fā) IGBT驅(qū)動電路9，使絕緣柵雙極型晶體管8關(guān)斷； ⑤光電半導(dǎo)體開關(guān)4和絕緣柵雙極型晶體管8都已關(guān)斷后，儲能電容3再次由高 壓直流電源1充電，以備輸出下次方波脈沖。 通過調(diào)節(jié)光電半導(dǎo)體開關(guān)4和輔助開關(guān)的觸發(fā)時間差(即調(diào)節(jié)電子延時器10的 預(yù)定延時時間)，可調(diào)整方波的脈寬；通過調(diào)整脈沖激光器7的光脈沖重復(fù)頻率，可調(diào)整方 波的重復(fù)頻率。本實施例提供的方波脈沖發(fā)生器，其輸出方波的電壓為lkV 6kV，脈寬上 升沿為8 10ns，下降沿為10 40s，脈沖寬度在100ns 1 y s范圍內(nèi)可調(diào)，重復(fù)頻率在 1Hz 10kHz范圍內(nèi)可調(diào)。
實施例2 如圖5所示，一種方波脈沖發(fā)生器包括高壓直流電源1、限流電阻2、儲能電容3、 光電半導(dǎo)體開關(guān)4、同軸傳輸線5和負載6 ;高壓直流電源1、限流電阻2和儲能電容3依次 串聯(lián)構(gòu)成回路，高壓直流電源1的負極接地；光電半導(dǎo)體開關(guān)4經(jīng)同軸傳輸線5和負載6串 聯(lián)構(gòu)成的電路與儲能電容3并聯(lián)；光電半導(dǎo)體開關(guān)4的封裝外殼、同軸傳輸線5的外導(dǎo)體層(屏蔽層)和負載6接地；儲能電容3兩端還并聯(lián)有一個火花隙開關(guān)11 ;火花隙開關(guān)11的 陽極電極與光電半導(dǎo)體開關(guān)4陽極電極連接，火花隙開關(guān)11的陰極電極接地。由脈沖激光 器7發(fā)射出的激光通過半透半反鏡13分為兩束，其中一束激光觸發(fā)光電半導(dǎo)體開關(guān)4，另外 一束激光經(jīng)過光學(xué)延時器12延時，再由全反鏡14反射至火花隙開關(guān)11。
該方波脈沖發(fā)生器中，火花隙開關(guān)11的工作氣體為1個大氣壓的空氣或氮氣，電 極間隙為lmm 8mm。高壓直流電源1為0 30kV可調(diào)直流高壓電壓源。儲能電容3為耐 壓30kV以上的20 100nF脈沖電容器。儲能電容3充電的限流電阻2為0. 01 10MQ 功率電阻。負載6為50Q功率電阻。光電半導(dǎo)體開關(guān)4的芯片材料為半絕緣GaAs:EL2，電 阻率5 10Xl(fQ cm，電子遷移率5000 7000cm7V s。光電半導(dǎo)體開關(guān)4兩個電極 之間的距離是2 15mm。 脈沖激光器7是SGR-S/100型Q開關(guān)攙釹釔鋁石榴石激光器，其脈沖半高全寬為
8ns，波長為532nm。輸出激光分為兩束，其中觸發(fā)光電半導(dǎo)體開關(guān)4的激光束光能為0. 1
5mJ，觸發(fā)火花隙開關(guān)11的激光束光能為10mJ 100mJ。兩束激光觸發(fā)光電半導(dǎo)體開關(guān)4
和火花隙開關(guān)11的時間差由光學(xué)延時器12控制。 利用實施例2提供方波脈沖發(fā)生器產(chǎn)生方波脈沖的方法為 步驟1，一束激光束觸發(fā)光電半導(dǎo)體開關(guān)4，使光電半導(dǎo)體開關(guān)4進入鎖定狀態(tài)； 步驟2，另一束激光束由光學(xué)延時器12延時后觸發(fā)火花隙開關(guān)11開通； 步驟3，火花隙開關(guān)11開通后，儲能電容3經(jīng)火花隙開關(guān)11迅速放電，光電半導(dǎo)體
開關(guān)4的偏置電場隨之迅速降低，當電場低于高倍增閾值后，載流子高倍增過程不能維持
下去，光電半導(dǎo)體開關(guān)4被迫結(jié)束鎖定狀態(tài)開始關(guān)斷；此時儲能電容3電壓仍在迅速下降，
提高了光電半導(dǎo)體開關(guān)4的關(guān)斷速度，從而得到較快的下降沿； 通過以上步驟即可輸出電壓高、脈寬可調(diào)的方波脈沖； 通過光學(xué)延時器12調(diào)節(jié)光電半導(dǎo)體開關(guān)4和輔助開關(guān)的觸發(fā)時間差，可調(diào)整方波 的脈寬；通過調(diào)整脈沖激光器7的光脈沖重復(fù)頻率，可調(diào)整方波的重復(fù)頻率。本實施例提 供的方波脈沖發(fā)生器，其輸出方波的電壓為2kV 20kV，脈寬上升沿為8 10ns，下降沿為 8 20s，脈沖寬度在60 200ns范圍內(nèi)可調(diào)，重復(fù)頻率在1Hz lkHz范圍內(nèi)可調(diào)。
權(quán)利要求
一種高壓方波脈沖發(fā)生器，包括高壓直流電源(1)、限流電阻(2)、儲能電容(3)、光電半導(dǎo)體開關(guān)(4)、同軸傳輸線(5)和負載(6)；高壓直流電源(1)、限流電阻(2)和儲能電容(3)依次串聯(lián)構(gòu)成回路，高壓直流電源(1)的負極接地；光電半導(dǎo)體開關(guān)(4)經(jīng)同軸傳輸線(5)和負載(6)串聯(lián)構(gòu)成的電路與儲能電容(3)并聯(lián)；光電半導(dǎo)體開關(guān)(4)的封裝外殼、同軸傳輸線(5)的外導(dǎo)體層和負載(6)接地；其特征在于該脈沖發(fā)生器還包括一個耐壓高、觸發(fā)開通快、通態(tài)電阻低的輔助開關(guān)，和控制光電半導(dǎo)體開關(guān)(4)和輔助開關(guān)觸發(fā)時間差的延時控制裝置；所述的輔助開關(guān)并聯(lián)在儲能電容(3)兩端。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方波脈沖發(fā)生器，其特征在于所述的輔助開關(guān)為絕緣柵雙極型晶體管(8)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方波脈沖發(fā)生器，其特征在于所述的延時控制裝置包括電子延時器(10)、第一分壓電阻(Rl)和第二分壓電阻(R2);第一分壓電阻(Rl)的一端與光 電半導(dǎo)體開關(guān)(4)陰極電極連接，另一端經(jīng)第二分壓電阻(R2)接地；第二分壓電阻(R2)與 第一分壓電阻(Rl)連接的一端還與電子延時器(10)的輸入端連接，電子延時器(10)的輸 出端通過IGBT驅(qū)動電路(9)與緣柵雙極型晶體管(8)的柵極連接，絕緣柵雙極型晶體管 (8)的陽極與光電半導(dǎo)體開關(guān)(4)的陽極電極連接，絕緣柵雙極型晶體管(8)的陰極接地。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方波脈沖發(fā)生器，其特征在于所述的輔助開關(guān)為火花隙開 關(guān)(11);火花隙開關(guān)(11)陽極電極與光電半導(dǎo)體開關(guān)(4)陽極電極連接，火花隙開關(guān)(11) 的陰極電極接地。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方波脈沖發(fā)生器，其特征在于所述的延時控制裝置包括能 將脈沖激光器(7)發(fā)射出的激光分為兩束的半透半反鏡(13)和位于半透半反鏡(13)與火 花隙開關(guān)(11)之間的光學(xué)延時器(12);其中一束激光用于觸發(fā)光電半導(dǎo)體開關(guān)(4)，另外 一束激光通過光學(xué)延時器(12)觸發(fā)火花隙開關(guān)(11)。
6. —種利用權(quán)利要求1所述脈沖發(fā)生器產(chǎn)生方波脈沖的方法，其特征在于，該方法按 以下步驟進行步驟l，先觸發(fā)開通光電半導(dǎo)體開關(guān)(4)，使光電半導(dǎo)體開關(guān)(4)進入鎖定狀態(tài)； 步驟2，再經(jīng)納秒量級時間后觸發(fā)開通與儲能電容(3)并聯(lián)的輔助開關(guān)；光電半導(dǎo)體開關(guān)(4)和輔助開關(guān)的觸發(fā)時間差由延時控制裝置控制；步驟3，輔助開關(guān)觸發(fā)后，儲能電容(3)能量通過輔助開關(guān)迅速釋放，儲能電容(3)的電壓隨之迅速降低；當該電壓不足以維持光電導(dǎo)開關(guān)(4)高倍增所需的閾值電場時，光電半導(dǎo)體開關(guān)(4)被迫結(jié)束鎖定狀態(tài)，開始關(guān)斷；由于此時儲能電容(3)電壓仍在迅速下降，提高了光電半導(dǎo)體開關(guān)(4)的關(guān)斷速度，從而得到較快的下降沿；通過上述步驟，即輸出電壓高、脈寬可調(diào)的方波脈沖。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高壓方波脈沖發(fā)生器及產(chǎn)生高壓方波脈沖的方法，方波脈沖發(fā)生器中的高壓直流電源、限流電阻和儲能電容依次串聯(lián)構(gòu)成回路，高壓直流電源的負極接地；光電半導(dǎo)體開關(guān)經(jīng)同軸傳輸線和負載串聯(lián)構(gòu)成的電路與儲能電容并聯(lián)；光電半導(dǎo)體開關(guān)的封裝外殼、同軸傳輸線的外導(dǎo)體層和負載接地；該脈沖發(fā)生器還包括一個耐壓高、觸發(fā)開通快、通態(tài)電阻低的輔助開關(guān)和控制光電半導(dǎo)體開關(guān)和輔助開關(guān)觸發(fā)時間差的延時控制裝置；輔助開關(guān)并聯(lián)在儲能電容兩端。輸出的方波，電壓高，脈寬可調(diào)，下降沿變化率快，且能快速終止光電半導(dǎo)體開關(guān)內(nèi)部載流子高倍增過程，強制開關(guān)退出鎖定工作狀態(tài)，使得鎖定狀態(tài)持續(xù)時間人為可控。
文檔編號H03K3/64GK101795127SQ20101010558
公開日2010年8月4日 申請日期2010年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月4日
發(fā)明者侯磊, 屈光輝, 徐鳴, 施衛(wèi), 王馨梅 申請人:西安理工大學(xué)