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1、第56卷第1期農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程2018年1月Vol.56No.1AGRICULTURALEQUIPMENT&VEHICLEENGINEERINGJanuary2018doi:10.3969/j.issn.1673-3142.2018.01.012基于BJT開關(guān)和Marx的雙極性脈沖發(fā)生器許廣利，饒俊峰，李孜，姜松（200093上海市上海理工大學(xué)光電信息與計算機工程學(xué)院）[摘要]雙極結(jié)型晶體管（BJT）的集電極與發(fā)射極之間的雪崩擊穿具有快導(dǎo)通、快恢復(fù)、高穩(wěn)定性等優(yōu)點，適合作為小型Marx脈沖功率發(fā)生系統(tǒng)自擊穿開關(guān)。將相同級數(shù)的單層Marx發(fā)生器和雙層Mar
2、x發(fā)生器進(jìn)行了對比，得出相同級數(shù)的雙極性Marx發(fā)生器輸出電壓的峰值更高，更加穩(wěn)定；在倍壓的情況下，將不同輸出負(fù)載的放電脈沖進(jìn)行了對比，得出以8個BJT串聯(lián)作為負(fù)載，更可獲得10ns左右脈寬的窄脈沖。[關(guān)鍵詞]雙極結(jié)型晶體管；雪崩擊穿；Marx發(fā)生器；雙極性；倍壓電路[中圖分類號]TN782[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A[文章編號]1673-3142(2018)01-0050-04ABipolarPulseGeneratorBasedonBJTSwitchesandMarxXuGuangli，RaoJunfeng，LiZi，JiangSong(SchoolofPhoto
3、electricInformationandComputerEngineering，UniversityofShanghaiforScienceandTechnology，Shanghai200093，China)[Abstract]Becauseavalanchebreakdownbetweencollectorandemitterofbipolarjunctiontransistor(BJT)hasadvantagesoffastturn-on,fastrecovery,highstability,andsoon,itissuitabletobeuse
4、dasselfbreakdownswitchofsmallMarxpulsepowergenerationsystem.BycomparingdoubleMarxgeneratorandMarxgeneratorinthesameseriesofsinglepeak,it’sreachedthatthesameseriesofbipolarMarxgeneratoroutputvoltageishigherandmorestable;intimesofpressuresituation,pulsedischargewithdifferentoutputlo
5、adiscompared,andaloadasto8BJTseries,cangetanarrowpulsewithwidthof10nsorso.[Keywords]bipolarjunctiontransistor;avalanchebreakdown;Marxgenerator;bipolar;voltagedoublercircuit0引言于較低電壓的小型脈沖功率系統(tǒng)。而當(dāng)前比較流行的半導(dǎo)體全控型器件如MOSFET、IGBT等由Marx發(fā)生器在MV級高電壓、kW級大功率[1-2]于開通時間較長，因此也不做考慮。BJT在雪崩領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛，但小功
6、率Marx發(fā)生器擊穿情況下具有納秒級開通時間、且恢復(fù)時間短方面的研究還很少，成熟的應(yīng)用也幾乎沒有。據(jù)等優(yōu)點，同時價格便宜，電路連接簡單，可以作相關(guān)研究表明，在大氣污染物NOx、SOx和生物[3-4]為理想開關(guān)的選擇。學(xué)細(xì)胞處理方面，千伏級峰值、納秒級上升沿和納秒級脈寬的脈沖具有很良好的效果，所以1BJT-Marx電路設(shè)計需要研究一種相應(yīng)的功率脈沖發(fā)生器，以滿足環(huán)1.1BJT-Marx發(fā)生器電路結(jié)構(gòu)圖[5-6]保和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用。BJT-Marx發(fā)生器的電路結(jié)構(gòu)如圖1所示，近年來，隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體開它的工作原理與傳統(tǒng)Marx發(fā)生器的工作原理相關(guān)
7、器件憑借其開關(guān)速度快、穩(wěn)定性高等優(yōu)點，在[7-8]脈沖領(lǐng)域逐漸受到青睞。開關(guān)是Marx發(fā)生器的基本組成元件之一，對其輸出脈沖的性能有直接影響。傳統(tǒng)的Marx發(fā)生器多使用氣體開關(guān)，但由于氣體開關(guān)的擊穿電壓比較高，因此不適用圖1BJT-Marx電路原理圖收稿日期:2017.04.17修回日期:2017.04.26Fig.1SchematicofBJT-Marx第56卷第1期許廣利等：基于BJT開關(guān)和Marx的雙極性脈沖發(fā)生器51同，都是并聯(lián)充電，串聯(lián)放電。其中，BJT-Marx發(fā)生器的功率開關(guān)器件是由BJT構(gòu)成的，除了第一級開關(guān)管Q1為MOSFET，后面幾級都
8、是BJT。當(dāng)?shù)谝患塎OSFET觸發(fā)導(dǎo)通時，C1上端電位變?yōu)?，由于
