基于SOS的脉冲功率源技术新进展.pdfVIP

　第 17 卷 　第 8 期 强 激 光 与 粒 子 束 Vol . 17 ,No . 8 　 　2005 年 8 月 H I GH PO W ER L A SER AND PA R T ICL E B EA M S A ug . ,2005 　 文章编号 : 　100 14322 (2005) 基于 SOS 的脉冲功率源技术新进展 1 ,2 1 1 1 1 1 1 1 苏建仓 , 　刘国治 , 　丁臻捷 , 　丁永忠 , 　俞建国 , 　宋晓欣 , 　黄文华 , 　浩庆松 ( 1. 西北核技术研究所, 陕西 西安 7 10024 　2 . 西安交通大学 电子物理与器件教育部重点实验室, 陕西 西安 7 10049) 　　摘 　要 : 　研制了基于 SO S 的胡杨 200 和胡杨 700 脉冲功率源 。给出了胡杨 200 和胡杨 700 的电路原理 、 组成结构和实验波形 。介绍了在 SO S 脉冲功率源上开展的高重复频率强流电子束产生 、长寿命阴极实验 、绝 缘介质的高重复频率击穿实验和低引导磁场无箔二极管等实验研究进展 。经测试 ,胡杨 200 在 2 k Hz 重复频 率 、负载阻抗 200 Ω下 ,输出电压 200 kV ,脉冲宽度约 35 n s ,平均输出功率大于 10 kW ;在 300 Hz 条件下可连 续运行 。胡杨 700 同样为全固态脉冲功率源 ,其设计指标 :输出电压 700 kV , 电流 5 kA ,脉冲宽度约 40 n s ;经 初步调试在 150 Ω电阻负载上单脉冲输出指标达到 660 kV ,4 . 4 kA ,脉宽约 70 n s 。 　　关键词 : 　半导体断路开关 ; 　脉冲功率源 ; 　磁脉冲压缩器 ; 　强流电子束 　　中图分类号 : 　 TN78 　　　　文献标识码 : 　A 　　电感储能型脉冲功率源具有储能密度高 、传输功率大 、体积小等优点 ,但其需要大容量的断路开关 。断路 开关技术是发展电感储能技术的关键 ,从早先的电爆炸开关到现在的等离子融蚀开关 , 目前已有 20 余种形式 ( ) 的断路开关 ,它们在不同的场合有着不同的用途 。电爆炸开关 、等离子体融蚀开关等在大功率 mA 、几百 kA n s 级短脉冲的产生方面有很大优势 ,但只能在单次或低的重复频率下工作 ,D SRD 等半导体断路开关在小功 ( ) [ 1 ] 率 几十 kV ,几十到上百 A 高重复频率下有良好的特性 。 　　199 1 年 ,俄罗斯电物理研究所的科学家们发现了p + pnn + 结构的整流二极管具有在几十 n s 时间内截断 ( ) [2～4 ] 高密度电流的能力 ,这种现象被称为半导体断路开关 Semico nductor Op ening Swit ch ,SO S 效应 。 　　SO S 效应的发现促进了能连续重复频率运行的半导体断路开关和基于这种开关的高平均功率脉冲发生 器的发展和应用 。目前 ,这类发生器的最高指标为峰值功率 1. 6 GW ,脉宽约 59 n s ,重复频率 500 Hz[ 5 ] 。基于