基于功率MOSFET的高压纳秒脉冲源研究.pdf

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1、第29卷第12期电子测量与仪器学报Vol.29No.12·1852·JOUＲNALOFELECTＲONICMEASUＲEMENTANDINSTＲUMENTATION2015年12月DOI:10．13382/j．jemi．2015．12．016基于功率MOSFET的高压纳秒脉冲源研究夏涛吴云峰王胜利戴磊胡波洋郑天策苗玲(电子科技大学能源科学与工程学院成都611731)摘要:为进行钝感火工品电安全性测试，对一种以MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)为开关元件的纳秒双快沿脉冲源进行分析与实验研究。简要介绍其结构的基础上

2、，着重从高压场效应管的开关机理、推挽MOSFET动作时序以及主要寄生参数对输出脉冲波形影响等几方面来详细分析提高高压纳秒脉冲源输出脉冲特性的方法和途径。实验结果表明，该脉冲源可以产生脉冲上升沿约为5ns、下降沿约为8ns，幅值300V左右的准方波脉冲，性能指标满足钝感火工品的电安全性试验的要求。关键词:功率MOSFET;纳秒级前后沿;驱动时序;电路寄生参数中图分类号:TN78文献标识码:A国家标准学科分类代码:470．40Ｒesearchonhigh-voltagenanosecondpulsegeneratorbase

3、donpowerMOSFETXiaTaoWuYunfengWangShengliDaiLeiHuBoyangZhengTianceMiaoLing(SchoolofEnergyScienceandEngineering，UniversityofElectronicScienceandTechnologyofChina，Chengdu611731，China)Abstract:Forelectricalsafetytestingofinsensitivepyrotechnics，ananalysisandexperimen

4、talresearchofapulsegeneratorwithnanosecondpulseedgeofaswitchelementwhichwasbasedonthemetal-oxide-semiconductorfield-effecttransistor(MOSFET)ispresented．Onthebaseofbrieflyintroducingitsstructure，themethodsandapproa-chestoimprovetheoutputcharacteristicsofpulsegener

5、atorofnanosecondlevelareanalyzedthroughtheswitchtheoryofhighvoltageMOSFET，thepush-pullMOSFETactionsequence，andmainlyparasiticparameter．Theex-perimentalresultsshowthatthegeneratorhasanoutputvoltageabout300V，apulserisetimeabout5nsandfalltimeabout8ns．Overalltheperfo

6、rmanceofthenanosecondpulsepowersupplycansatisfythedemandsofexperi-mentallyresearchingofInsensitivePyrotechnicselectricalsafetytesting．Keywords:metal-oxide-semiconductortypefieldeffecttransistor(MOSTFET);nanosecondgradepulseedges;drivetiming;circuitparasiticparame

7、ter一般固态快脉冲源大多采用雪崩晶体管、阶跃管1引言来设计，其输出脉冲幅度较高且可以达到快前沿，但这些器件存在电流驱动能力弱且输出脉宽较窄的缺脉冲功率技术能够实现对电能在时间和空间点。虽然可以通过级联来提高输出功率，如Marx发上的压缩，并在极短时间内以极大的功率进行释生器电路，但提高有限且会增加电路的复杂性、降低放，从而产生很多极端的物理环境，在军事、工业上［1-8］。如在一些钝感火工品电安电路的可靠性。为克服以上这些缺点，一般采用金属催生出较多的应用氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semicon-

8、全性试验中需要应用到上升沿和下降沿均小于ductorField-EffectTransistor，MOSFET)作为脉冲源开20ns，脉冲幅度300V左右的电压脉冲源。关器件。其以高重复频率、寿命长和易于驱动等优点收稿日期:2015-07ＲeceivedDate:2015-07第12期基于功率MOSFET高压纳秒脉冲