针对快前沿高重频脉冲的应用需求，设计并研制了一种基于半绝缘砷化镓（SI-GaAs）材料的新型脉冲压缩二极管，通过实验对其压缩性能和重频运行能力进行了测试。实验结果表明，利用此开关能够将前级脉冲的上升沿压缩约270倍和脉宽压缩14倍；并在50 Ω负载上，获得脉冲幅度1.3 kV、上升沿约1.6 ns、脉宽40.59 ns的电脉冲，重复频率达1 kHz，总计运行47 min，触发约两百万次。为研究脉冲压缩二极管的工作原理，对其静态伏安特性进行测试。分析认为，在电压初步加载阶段，SI-GaAs材料内的电场增强型的俘获与离化机制导致耐压增强，二极管在实验过程中出现延迟击穿现象；逆向偶极畴效应产生牵引机制，引发快速上升的位移电流，进而导致反偏结雪崩击穿，二极管表现出瞬间负阻特性，在负载上输出高压纳秒电脉冲。新型脉冲压缩二极管无外加触发快脉冲的前级器件，自身可以维持一定时间的强烈雪崩击穿状态，因此具有体积小、生产成本低的优点，可用于制作小型化高重频的纳秒脉冲功率源。
SI-GaAs 脉冲压缩二极管 重复频率 脉冲功率源 SI-GaAs pulse-compression diodes repetition frequency pulse power source 强激光与粒子束
2021, 33(10): 105002
1 空军第五飞行学院, 甘肃 武威 733003
2 国防科学技术大学 光电科学与工程学院, 长沙 410073
通过等效电路方法计算了MA量级小型螺线管爆磁压缩发生器(HEMCG)各参数, 得到发生器的损耗主要来自非欧姆损耗。设计的HEMCG整体外径约140 mm, 长度小于550 mm, 初始电感128.7 μH。实验表明, 在初始电流3.6 kA条件下, 在100 nH负载上输出前沿75.2 μs、峰值1.87 MA的电流脉冲, 电流放大约519.4倍, 能量放大约209.5倍, 炸药化学能到电磁能的转换效率为6%。两发HEMCG分别经原边电感约440 nH、副边电感约4 μH、耦合系数约0.85的电缆变压器调制, 在4 μH负载上得到了上升时间约80 μs、峰值72 kA的脉冲电流, 变压器能量传输效率约为26.8%。关键词: 爆磁压缩发生器; 强流脉冲电源; 脉冲功率技术; 电缆变压器; 调制xingmaer@163.comＭiniature MA-level helical explosively-driven magnetic flux compression generatorLi Xiaolin1, Chen Dongqun2, Li Da2, Cao Shengguang2, Wang Yuwei2, Li Shu2 (1. The Fifth Air Force Flight Academy, Wuwei 733003, China; 2. College of Opto-Ｅlectronic Science and Engineering, National Universityof Defense Technology, Changsha 410073, China)Abstract: The parameters of miniature MA-level helical explosively-driven magnetic flux compression generator(HEMCG) are caculated by method of equivalent circuit, and the result indicates that the main loss of HEMCG is non-ohmic loss．The entire outer diameter of HEMCG with initial inductance of 128.7 μH is about 140 mm, and the length is less than 550 mm．When the initial current injected is 3.6 kA in the experiment, a pulse current with 75.2 μs risetime and 1.87 MA peak value is obtained on the 100 nH load while the seed current is amplified by 519.4 times, which means that the energy amplification coefficient is 209.6, and the conversion efficiency from chemical energy of explosive to electromagnetic energy is 6%．The HEMCG is modulated by cable transformer with about 440 nH primary inductance, 4 μH second inductance and 0.85 coupling coefficient, a pulse current with 80 μs risetime and 72 kA peak value is gained on the 4 μH load, the energy transmission efficiency of the cable transformer is 26.8%．Key words: explosively-driven magnetic flux compression generator; high-current pulse power source; pulse power technology; cable transformer; modulation
爆磁压缩发生器 强流脉冲电源 脉冲功率技术 电缆变压器 调制 explosively-driven magnetic flux compression gener high-current pulse power source pulse power technology cable transformer modulation 强激光与粒子束
2010, 22(10): 2492
中国工程物理研究院 应用电子学研究所,四川 绵阳 621900
设计了一种高功率宽带微波辐射装置,谐振器采用传输线型谐振器,其中,天线采用单锥喇叭。整个宽带微波产生装置具有结构紧凑、谐振频率较低的特点。用时域有限差分对该装置进行了数值模拟,模拟结果为:辐射场中心频率272 MHz,带宽13.5%。装置与高压脉冲源联试,开关内充电电压为71 kV时,辐射场中心频率为197 MHz,辐射场带宽达到24%,峰值辐射因子为28.3 kV。
高功率宽带微波 传输线谐振器 高功率脉冲源 单锥喇叭 时域有限差分 high power wideband microwave transmission line resonator high pulse power source single cone horn finite difference time domain(FDTD)
研制了一种输出连续可调的脉冲恒压电源,该电源电压幅度为0～120V,脉宽为3～14μs,触发延迟时间为0～1μs.将其应用于等离子体辐射的软X射线总能量测量系统中,采用脉冲电源和差值法记录信号,通过分析发,实验中测到的电阻变化与电路中其它电阻无关,是X射线辐射导致镍薄膜电阻的变化引起的.测得的镍薄膜电阻的变化为4.47Ω,以此回推计算得Z-pinch等离子体源辐射的软X射线能量为63.3kJ.
脉冲电源 量热计 X射线 Z箍缩 Pulse power source Bolometer X-ray Z-pinch
1 西北核技术研究所,陕西,西安,710024
2 西安交通大学,电子与信息工程学院,陕西,西安,710049
主要介绍S-5N的结构及测试实验结果.S-5N型全固态重复频率脉冲发生器是目前国际上同类源中峰值功率和平均功率均为最大的一台.随负载大小的变化,S-5N脉冲发生器的输出电压为400～600kV,输出电流2～3kA,输出脉冲半高宽40～50ns,单脉冲输出能量40～65J.S-5N脉冲发生器在300Hz重复频率条件下可连续工作,500Hz重复频率条件下可连续工作3min,平均输出功率高达30kW.
半导体断路开关 脉冲发生器 磁开关 Semiconductor opening switch（SOS） Pulse power source Magnetic switch 强激光与粒子束
2004, 16(10): 1337
