基于SiC DSRD纳秒级高压脉冲产生电路关键参数研究

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作者 杨早 陈万军 陈资文 《太赫兹科学与电子信息学报》 2025年第4期331-339,共9页

介绍了一种基于漂移阶跃恢复二极管(DSRD)的纳秒级高压脉冲产生电路的工作原理,对该电路进行建模,并根据模型讨论了影响脉冲输出特性的关键电路参数。实验中采用本实验室研制的高压碳化硅(SiC)DSRD器件在50Ω的标准负载上得到了峰值为2.... 介绍了一种基于漂移阶跃恢复二极管(DSRD)的纳秒级高压脉冲产生电路的工作原理,对该电路进行建模,并根据模型讨论了影响脉冲输出特性的关键电路参数。实验中采用本实验室研制的高压碳化硅(SiC)DSRD器件在50Ω的标准负载上得到了峰值为2.27 kV,上升时间为1.846 ns的纳秒级脉冲电压,并在此基础上改变电路中的关键参数进行测试,得到的脉冲电压峰值变化趋势与从模型中分析的保持一致,验证了模型的合理性。考虑到开关管在关断过程中的漏源极产生的电压过冲问题,在开关管漏源极两端并联缓冲电容,并通过实验调整其参数,在不影响DSRD脉冲放电电压峰值的情况下,降低开关管漏源极两端过冲电压。 展开更多

关键词 漂移阶跃恢复二极管 电路参数 脉冲电路 纳秒级 碳化硅

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基于DSRD陡前沿固态脉冲源研制 被引量：4

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作者 王亚杰 何鹏军 +3 位作者 荆晓鹏 铁维昊 田川 赵程光 《火控雷达技术》 2017年第3期50-54,共5页

本文对比了不同种类开关在脉冲功率源技术中的应用,介绍了半导体开关漂移阶跃恢复二极管(DSRD)的工作原理,建立了DSRD工作电路仿真模型,对电路参数进行了仿真分析,通过实验研究,研制了一台基于DSRD半导体开关的亚纳秒脉冲功率源,输出电... 本文对比了不同种类开关在脉冲功率源技术中的应用,介绍了半导体开关漂移阶跃恢复二极管(DSRD)的工作原理,建立了DSRD工作电路仿真模型,对电路参数进行了仿真分析,通过实验研究,研制了一台基于DSRD半导体开关的亚纳秒脉冲功率源,输出电压2k V、脉冲前沿680ps,可以稳定工作200kHz高重频下。 展开更多

关键词 亚纳秒 漂移阶跃恢复二极管 高重频 固态脉冲源

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高功率半导体开关器件DSRD的研究进展 被引量：7

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作者 吴佳霖 刘英坤 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2015年第4期211-215,250,共6页

高功率半导体开关器件是一类基于等离子体波理论的全固态、高压、快速打开或者切断电流的开关器件,具有体积小、可靠性高、寿命长、脉冲重复频率高和输出波形稳定等优点,在脉冲开关电路应用中有着独特的优势。简要介绍了超宽带脉冲技术... 高功率半导体开关器件是一类基于等离子体波理论的全固态、高压、快速打开或者切断电流的开关器件,具有体积小、可靠性高、寿命长、脉冲重复频率高和输出波形稳定等优点,在脉冲开关电路应用中有着独特的优势。简要介绍了超宽带脉冲技术及高功率半导体开关器件的概念,比较了一些常见开关器件与高功率半导体开关器件的差异,主要阐述了自20世纪80年代以来脉冲发生器中开关器件的发展过程,重点介绍了最重要的一种高功率半导体开关器件,即Si基漂移阶跃恢复二极管(DSRD)在国内外的发展历程及其在脉冲技术中的应用。随着新型半导体材料及半导体技术的发展,展望了未来DSRD的发展方向。 展开更多

关键词 高功率半导体开关器件 漂移阶跃恢复二极管(dsrd) 超宽带 脉冲技术 等离子体波

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基于DSRD的纳秒级固态脉冲发生器的研制 被引量：2

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作者 张琦 宋法伦 +2 位作者 金晓 李飞 王淦平 《半导体技术》 CAS 北大核心 2019年第6期483-487,共5页

采用新型半导体开关漂移阶跃恢复二极管(DSRD)研制了一种纳秒级固态脉冲发生器。通过建立DSRD仿真等效模型,模拟DSRD器件的真实输出波形;采用双极并联结构电路设计,满足DSRD工作所需的电流要求;构建发生器系统工作电路仿真模型,并分析... 采用新型半导体开关漂移阶跃恢复二极管(DSRD)研制了一种纳秒级固态脉冲发生器。通过建立DSRD仿真等效模型,模拟DSRD器件的真实输出波形;采用双极并联结构电路设计,满足DSRD工作所需的电流要求;构建发生器系统工作电路仿真模型,并分析了电路参数对DSRD脉冲发生器系统输出波形的影响。针对脉冲发生器小型化的问题,将部分模块集成设计制作,优化布局,有效减少体积,减轻重量。结果表明:其输出电压可达3.74 kV,脉冲前沿8.2 ns,在重复频率200 Hz条件下可以稳定工作。研制出的脉冲发生器实现了较好的波形输出,为进一步实现固态脉冲源的小型化打下基础。 展开更多

关键词 漂移阶跃恢复二极管(dsrd) 脉冲发生器 固态化 快前沿 高重频

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基于DSRD的高重频固态脉冲源的研制 被引量：5

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作者 赖雨辰 谢彦召 +2 位作者 王海洋 仇杨鑫 杨洁 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期135-140,共6页

介绍了一种基于新型高功率超高速半导体断路开关—漂移阶跃恢复二极管(DSRD)和可饱和脉冲变压器的高电压高重频超高速全固态脉冲源。设计了脉冲源的电路拓扑结构,理论上分析了脉冲源电路的工作原理,研究获得了可饱和脉冲变压器匝数、磁... 介绍了一种基于新型高功率超高速半导体断路开关—漂移阶跃恢复二极管(DSRD)和可饱和脉冲变压器的高电压高重频超高速全固态脉冲源。设计了脉冲源的电路拓扑结构,理论上分析了脉冲源电路的工作原理,研究获得了可饱和脉冲变压器匝数、磁芯截面积及负载阻抗等参数对脉冲源输出特性的影响的规律。实验结果表明:脉冲源在50 kΩ阻性负载条件下,输出脉冲峰值电压约38.2 kV,脉冲前沿约7.1 ns,脉冲宽度约14.1 ns,输出峰值功率约29.2 kW,可在400 kHz重复频率下稳定工作。 展开更多

关键词 漂移阶跃恢复二极管(dsrd) 脉冲源 可饱和脉冲变压器 高重频

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一种基于磁饱和变压器的DSRD脉冲电源设计 被引量：1

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作者 史晓蕾 陈锦晖 +6 位作者 王冠文 王磊 曾涛 杨威 王旭 苏文同 吴官健 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期108-112,共5页

漂移阶跃恢复二极管(DSRD)具有开关速度快、重频高、工作电流大等优点,在脉冲功率技术中很有应用前景。研究了一种基于磁饱和变压器的DSRD泵浦电路拓扑结构,具有体积小、重量轻、可靠性高等特点。根据DSRD的工作要求,采用功率MOSFET作... 漂移阶跃恢复二极管(DSRD)具有开关速度快、重频高、工作电流大等优点,在脉冲功率技术中很有应用前景。研究了一种基于磁饱和变压器的DSRD泵浦电路拓扑结构,具有体积小、重量轻、可靠性高等特点。根据DSRD的工作要求,采用功率MOSFET作为初级开关,结合磁饱和变压器的升压和磁开关特性,设计了DSRD的泵浦电路。利用Pspice软件对电路进行了仿真分析,验证了电路原理的正确性。在仿真分析的基础上,完成了一台原理样机的设计和电路实验。实验结果表明,该电源样机在前级充电电压800 V条件下,50Ω负载上产生的脉冲幅值大于7 kV,前沿小于4.2 ns(10%~90%),半高宽约10 ns。 展开更多

关键词 漂移阶跃恢复二极管 磁饱和变压器 纳秒脉冲电源 MOSFET

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DSRD高功率超宽谱脉冲源及其功率合成初探 被引量：7

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作者 肖建平 《电子信息对抗技术》 2007年第4期15-18,21,共5页

本文从高功率超宽谱对高速开关的基本要求入手引出了一种新的器件——漂移阶跃恢复二极管(DSRD),详细介绍了DSRD的基本结构、工作机理、典型电路,利用计算机对电路进行了模拟,对信号特点、系统响应进行了分析,并就超宽谱探测和干扰应用... 本文从高功率超宽谱对高速开关的基本要求入手引出了一种新的器件——漂移阶跃恢复二极管(DSRD),详细介绍了DSRD的基本结构、工作机理、典型电路,利用计算机对电路进行了模拟,对信号特点、系统响应进行了分析,并就超宽谱探测和干扰应用时的功率合成方法做了简单说明,最后对DSRD的发展方向进行了展望。 展开更多

关键词 高功率超宽谱 漂移阶跃恢复二极管 冲击响应 线路合成 空间合成

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基于碳化硅等离子体器件的功率脉冲锐化技术 被引量：1

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作者 郭登耀 汤晓燕 +6 位作者 宋庆文 周瑜 郭京凯 孙乐嘉 袁昊 杜丰羽 张玉明 《强激光与粒子束》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期43-48,共6页

利用Sentaurus搭建了碳化硅漂移阶跃恢复二极管(DSRD)与雪崩整形二极管(DAS)全电路仿真模型,研究了碳化硅等离子体器件在脉冲锐化方面的能力,并且通过器件内部等离子浓度分布解释了这两种器件实现脉冲锐化的机制。借助碳化硅DSRD可以将... 利用Sentaurus搭建了碳化硅漂移阶跃恢复二极管(DSRD)与雪崩整形二极管(DAS)全电路仿真模型,研究了碳化硅等离子体器件在脉冲锐化方面的能力,并且通过器件内部等离子浓度分布解释了这两种器件实现脉冲锐化的机制。借助碳化硅DSRD可以将峰值超过千伏的电压脉冲的前沿缩短到300 ps;碳化硅DSRD与DAS的组合可以输出脉冲前沿在35 ps、峰值超过2 kV的电压脉冲。仿真与实验发现当触发脉冲与碳化硅DAS匹配时,可以实现快速开启后快速关断,得益于碳化硅DAS这种神奇现象,可以将峰值在两千伏以上脉冲的半高宽缩小到百皮秒量级;通过频谱分析发现脉冲经过DAS整形后,其最高幅值−30 dB对应的频谱带宽扩大了37倍,达到7.4 GHz。 展开更多

关键词 碳化硅 漂移阶跃恢复二极管 雪崩整形二极管 超宽带

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基于漂移阶跃恢复二极管开关的脉冲源仿真计算 被引量：8

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作者 王亚杰 何鹏军 +3 位作者 荆晓鹏 铁维昊 解江远 赵程光 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第9期86-91,共6页

介绍了新型半导体开关漂移阶跃恢复二极管(DSRD)的工作原理和特性,总结了基于半导体开关器件的脉冲源的发展现状及应用。基于DSRD的等效模型,建立了其正反向泵浦电路的仿真模型,按照输出电压参数的要求,对主储能电感、初级储能电感的取... 介绍了新型半导体开关漂移阶跃恢复二极管(DSRD)的工作原理和特性,总结了基于半导体开关器件的脉冲源的发展现状及应用。基于DSRD的等效模型,建立了其正反向泵浦电路的仿真模型,按照输出电压参数的要求,对主储能电感、初级储能电感的取值进行了仿真计算分析,并得到了主回路各元件参数的最优值。通过仿真分析了MOSFET漏源端寄生电容与限压并联电容对输出参数的影响,得到了限压并联电容最优值为0.2nF,通过计算与仿真得到隔直电容的最优值为100pF。研制了一款可连续输出的脉冲功率源,其重复频率为1 MHz,脉冲前沿等于680ps(20%~90%),电压幅值2kV,半高宽1.5ns。 展开更多

关键词 漂移阶跃恢复二极管 泵浦电路 亚纳秒 高重频

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基于漂移阶跃恢复二极管的超宽带探地雷达发射技术 被引量：7

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作者 张玲 周斌 +1 位作者 谢义方 方广有 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第12期1854-1858,共5页

在概述高功率半导体开关漂移阶跃恢复二极管(DSRD)的性能特点、工作原理的基础上,详细阐述了其快恢复物理特性的机理,并论证了快恢复过程需满足的条件。结合DSRD快速关断特性与电容电感储能特性,通过复杂可编程逻辑器件产生外触发时序... 在概述高功率半导体开关漂移阶跃恢复二极管(DSRD)的性能特点、工作原理的基础上,详细阐述了其快恢复物理特性的机理,并论证了快恢复过程需满足的条件。结合DSRD快速关断特性与电容电感储能特性,通过复杂可编程逻辑器件产生外触发时序控制信号,设计了一款质量轻(小于1.5 kg)、体积小(13cm×9 cm×8 cm)、性能稳定可靠(抖动小于1%)的高压窄脉冲超宽带雷达发射机。实验结果表明,单管电路所产生的脉冲幅度可达1 kV,半脉宽小于10 ns,重复频率高于10 kHz,可应用于超宽带无载波脉冲探地雷达系统中。 展开更多

关键词 超宽带 探地雷达 高功率脉冲源 漂移阶跃恢复二极管

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新型亚纳秒切断半导体开关器件研制 被引量：3

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作者 马红梅 刘忠山 +2 位作者 杨勇 刘英坤 崔占东 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2010年第4期337-339,共3页

介绍了一种新型亚纳秒切断全固态高功率脉冲开关器件,阐述了其工作机理。该器件利用器件体内等离子体特殊的恢复过程来完成电流的迅速切断。采用多层Si片叠加的制造工艺技术,单个器件反向工作峰值电压大于2 kV,电流切断时间小于800 ps,... 介绍了一种新型亚纳秒切断全固态高功率脉冲开关器件,阐述了其工作机理。该器件利用器件体内等离子体特殊的恢复过程来完成电流的迅速切断。采用多层Si片叠加的制造工艺技术,单个器件反向工作峰值电压大于2 kV,电流切断时间小于800 ps,脉冲峰值功率可达80 kW。该器件具有易串并联、抖动小等优点。基于该器件制作的脉冲发生器具有体积小、可靠性高、使用寿命长、脉冲重复频率高、输出波形稳定等特点。当采用器件串联电路连接时,可以获得几十千伏以上的高压快速脉冲。采用该器件制作的脉冲发生器在国防、医疗等领域具有广阔的应用前景。 展开更多

关键词 漂移阶跃恢复器件 等离子体 半导体切断开关 脉冲开关 脉冲发生器

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新型亚纳秒高功率半导体开关器件 被引量：2

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作者 刘忠山 杨勇 +2 位作者 马红梅 刘英坤 崔占东 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2009年第6期557-559,共3页

介绍了一种基于半导体内部的等离子体波理论而设计制造的全固态高功率半导体开关器件——快速离化器件(FID),阐述了FID器件的工作机理。采用传统的电力电子器件的制造工艺技术,研制出了新型亚纳秒快速离化器件。FID器件采用无感裸芯片... 介绍了一种基于半导体内部的等离子体波理论而设计制造的全固态高功率半导体开关器件——快速离化器件(FID),阐述了FID器件的工作机理。采用传统的电力电子器件的制造工艺技术,研制出了新型亚纳秒快速离化器件。FID器件采用无感裸芯片封装技术,寄生参数小。单个FID器件工作电压>2kV,导通时间<1ns,工作电流高达10kA,抖动<20ps,di/dt超过100kA/μs,重复频率400kHz。具有极易串并联、导通触发脉冲可同步产生、工作特性高度稳定、体积小、重量轻等优点,FID可与DSRD组合应用,当采用MARX电路连接时,可以获得几十千伏以上的高压快速脉冲。FID器件脉冲发生器具有广阔的应用前景。 展开更多

关键词 快速离化器件 等离子体波 快速离化 漂移阶跃恢复器 亚纳秒 无感裸芯片封装

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一种新型的漂移阶跃恢复二极管脉冲源设计 被引量：5

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作者 周斌 刘丽华 方广有 《电子设计工程》 2013年第24期178-180,183,共4页

提出了一种基于漂移阶跃恢复二极管(DSRD)、结构简单的新型大功率脉冲源电路。论述了阶跃恢复二极管的快速开关特性,分析了该新型脉冲源电路的工作原理,并进行了实验测试。实验结果表明,脉冲源电路能够产生峰峰值为760 V、脉宽(10%-10%)... 提出了一种基于漂移阶跃恢复二极管(DSRD)、结构简单的新型大功率脉冲源电路。论述了阶跃恢复二极管的快速开关特性,分析了该新型脉冲源电路的工作原理,并进行了实验测试。实验结果表明,脉冲源电路能够产生峰峰值为760 V、脉宽(10%-10%)8 ns的平衡输出脉冲信号,具有脉冲重频高、振铃小、波形质量高、无需高压供电等特点,适用于深层探测超宽带时域脉冲探地雷达系统。 展开更多

关键词 超宽带雷达 探地雷达 漂移阶跃恢复二极管 平衡输出脉冲源

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一种双回路驱动的纳秒快前沿高重复频率脉冲源 被引量：4

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作者 黄寅 孟永鹏 +3 位作者 黄彦钦 王亚杰 高新宇 成永红 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期114-122,共9页

为满足电子设备在高重频、快前沿脉冲下的电磁损伤机理与工作防护技术研究的需要,本文利用漂移阶跃恢复二极管(DSRD)开断速度快、重复频率高等优点,基于正反向电流泵浦原理设计了一种新型双回路驱动的纳秒快前沿重复频率脉冲发生电路。... 为满足电子设备在高重频、快前沿脉冲下的电磁损伤机理与工作防护技术研究的需要,本文利用漂移阶跃恢复二极管(DSRD)开断速度快、重复频率高等优点,基于正反向电流泵浦原理设计了一种新型双回路驱动的纳秒快前沿重复频率脉冲发生电路。首先计算了双回路驱动脉冲发生电路的主要元件参数,建立了DSRD的PSpice等效模型,通过仿真分析了脉冲电路输入电压、触发时间、负载电阻、DSRD寄生电容等对输出脉冲前沿、脉宽(半峰宽)、幅值的影响规律,并通过电路参数优化得到了预期的脉冲输出指标,所设计的双回路驱动脉冲发生电路有效提升了储能电感充放电效率,提高了脉冲源工作频率。根据所设计的电路参数,最终研制出一台输出前沿1.87 ns、脉宽8.3 ns、幅值1 kV、工作频率3 MHz的纳秒快前沿高重复频率脉冲电源,为研究脉冲功率环境下的电磁效应和防护提供了实验手段和技术支持。 展开更多

关键词 快前沿 高重频 脉冲源 漂移阶跃恢复二极管

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新器件雷达发射机技术的研究 被引量：8

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作者 贾望屹 王敬东 +1 位作者 孔波 杨文波 《火控雷达技术》 2004年第3期17-19,23,共4页

对能够产生极窄脉冲、高功率的半导体器件进行理论研究和分析 ,并在此半导体器件的基础上组成大功率超宽谱脉冲相干信号源。分析相干超宽带信号在超宽谱雷达 ( UWB)和高功率微波武器 ( HPM)

关键词 雷达发射机 半导体器件 超宽带信号 相干信号源 UWB 高功率 窄脉冲 大功率

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