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.