научная статья по теме ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ГЕНЕРАТОР ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ НАНОСЕКУНДНЫХ ИМПУЛЬСОВ Физика

Текст научной статьи на тему «ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ГЕНЕРАТОР ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ НАНОСЕКУНДНЫХ ИМПУЛЬСОВ»

ПРИБОРЫ И ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА, 2010, № 6, с. 153-154

ПРИБОРЫ, ИЗГОТОВЛЕННЫЕ В ЛАБОРАТОРИЯХ

УДК 621.373

полупроводниковый генератор высоковольтных наносекундных импульсов

© 2010 г. С. В. Короткое, Ю. В. Аристов, Д. А. Короткое, А. Г. Люблинский

Поступила в редакцию 30.06.2010 г.

Генератор предназначен для использования в наносекундной импульсной технике, в частности, для формирования мощных электрических разрядов в газовых средах (накачка лазеров, плаз-мокаталитическая очистка воздуха и т.д.).

Генератор выполнен на основе индуктивного накопителя энергии и полупроводникового размыкателя тока в виде сборки последовательно соединенных дрейфовых диодов с резким восстановлением (д.д.р.в.) [1, 2].

Конструктивно д.д.р.в. представляет собой кремниевый диод с глубоким диффузионным коллекторным переходом. Принцип его работы заключается в следующем. Сначала через д.д.р.в. пропускают короткий (сотни наносекунд) импульс прямого тока, позволяющий накопить заряд электронов и дырок вблизи эмиттерных областей, после чего — близкий по длительности импульс обратного тока, обеспечивающий освобождение базовых областей от накопленного заряда и выключение диода. При оптимальной плотности обратного тока время выключения д.д.р.в. не превышает нескольких наносекунд.

В процессе выключения д.д.р.в. протекающий через него ток индуктивного накопителя энергии коммутируется в параллельную цепь нагрузки. При этом на нагрузке возникает быстронараста-ющий импульс напряжения с амплитудой, опре-

деляемой как произведение коммутируемого тока на сопротивление нагрузки.

При последовательном соединении д.д.р.в. процесс их выключения происходит синхронно, поскольку пропускаемые через всю сборку импульсы прямого и обратного тока создают одинаковые для всех диодов условия коммутации. В результате обеспечивается высокая надежность высоковольтных д.д.р.в.-генераторов.

На рис. 1 приведена фотография разработанного д.д.р.в.-генератора высоковольтных наносе-кундных импульсов. В качестве д.д.р.в. в нем используются диоды с диаметром структур 16 мм и рабочим напряжением 1000 В. Условия их эффективной работы обеспечиваются с помощью низковольтного формирователя субмикросекундных импульсов тока [3] на основе сборки ЮБТ-тран-зисторов. Для подключения к нагрузке используется высоковольтный коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 75 Ом.

Генератор позволяет плавно регулировать амплитуду выходного напряжения, имеет оптический синхровыход, работает как от внутреннего, так и от внешнего (оптического) сигнала управления.

154

КОРОТКОВ и др.

Основные технические характеристики генератора. Амплитуда выходного напряжения при работе на резистивную нагрузку 75 Ом составляет 15—20 кВ, а при работе на газоразрядный реактор — до 40 кВ; длительность фронта нарастания выходных импульсов 4 нс; максимальная энергия в импульсе 30 мДж; максимальная частота следования импульсов 3 кГц.

На рис. 2 приведена типичная осциллограмма выходного импульса напряжения при работе на газоразрядный реактор барьерного типа.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект 10-08-00023).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Грехов И.В., Ефанов В.М., Кардо-Сысоев А.Ф., Шен-дерей С.В. // Письма в ЖТФ. 1983. Т. 9. № 7. С. 435.

2. Grekhov I.V., Efanov V.M., Kardo-Susoev A.F., Shen-derey S.V. // Solid State Electronics. 1985. V. 28. № 4. P. 597.

3. Аристов Ю.В., Воронков В.Б., Грехов И.В. и др. // ПТЭ. 2007. № 2. С. 87.

Адрес для справок: Россия, 194021, Санкт-Петербург, Учреждение Российской академии наук Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН(ФТИим. А.Ф. Иоффе). E-mail: korotkov@mail.ioffe.ru

ПРИБОРЫ И ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА № 6 2010

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком