基于氣體開(kāi)關(guān)技術(shù)的高功率脈沖銳化.pdf

1、超寬帶高功率脈沖技術(shù)的研究是當(dāng)前國(guó)際上很活躍的前沿高科技之一，大功率脈沖前沿的銳化即獲得一個(gè)短的脈沖前沿是各國(guó)學(xué)者關(guān)注的問(wèn)題。快速的上升時(shí)間很重要，它包含了電磁波的高頻成分，可增加對(duì)器件的干擾，并且可以獲得高的功率輸出和裝置的小型化。氣體開(kāi)關(guān)技術(shù)是脈沖前沿銳化的關(guān)鍵技術(shù)。開(kāi)關(guān)元件的參數(shù)和特性對(duì)脈沖的上升前沿、輻值產(chǎn)生最直接、最敏感的影響。 氣體開(kāi)關(guān)是在電極間充以絕緣氣體，當(dāng)氣體從絕緣狀態(tài)由于放電形成高電導(dǎo)的等離子狀態(tài)時(shí)開(kāi)關(guān)閉合：

2、當(dāng)氣體從等離子狀態(tài)恢復(fù)為絕緣狀態(tài)時(shí)開(kāi)關(guān)閉合。氣體開(kāi)關(guān)閉合時(shí)間的長(zhǎng)短決定了脈沖前沿的上升時(shí)間。氣體開(kāi)關(guān)工作在超高電場(chǎng)、超強(qiáng)氣壓的條件下，開(kāi)關(guān)的工作介質(zhì)對(duì)高功率脈沖的前沿銳化起著關(guān)鍵性的作用。電極是氣體開(kāi)關(guān)的重要組成部件，發(fā)射特性的好壞和表面狀態(tài)影響著開(kāi)關(guān)的閉合時(shí)間。通過(guò)對(duì)超高電壓、超強(qiáng)氣壓下的氣體放電理論、電極發(fā)射特性和開(kāi)關(guān)中電流形成時(shí)間的分析并進(jìn)行數(shù)值模擬來(lái)探索開(kāi)關(guān)因素對(duì)脈沖銳化的影響。分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并與數(shù)值分析結(jié)果對(duì)比。 采用

3、氣體開(kāi)關(guān)技術(shù)獲得短的脈沖前沿，數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析得出一致的結(jié)論：脈沖前沿與外加電場(chǎng)、大氣壓強(qiáng)成正比。開(kāi)關(guān)的閉合時(shí)間與氣體壓強(qiáng)和開(kāi)關(guān)的過(guò)電壓程度有關(guān)，氣體開(kāi)關(guān)在過(guò)電壓(200％)和 10atm 的大氣壓強(qiáng)下，可得到皮秒量級(jí)的脈沖前沿上升時(shí)間。發(fā)射特性好且光滑的電極材料可獲得短脈沖前沿。氣體開(kāi)關(guān)的火花隙電感和通道電阻的不匹配是影響開(kāi)關(guān)閉合時(shí)間的主要因素，通過(guò)計(jì)算可知脈沖前沿的極限值可達(dá)幾皮秒，設(shè)計(jì)的凹槽結(jié)構(gòu)可以減少電感的同時(shí)不影響電阻與