基于BJT开关和Marx的双极性脉冲发生器.pdf

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1、第56卷第1期农业装备与车辆工程2018年1月Vol.56No.1AGRICULTURALEQUIPMENT&VEHICLEENGINEERINGJanuary2018doi:10.3969/j.issn.1673-3142.2018.01.012基于BJT开关和Marx的双极性脉冲发生器许广利，饶俊峰，李孜，姜松（200093上海市上海理工大学光电信息与计算机工程学院）[摘要]双极结型晶体管（BJT）的集电极与发射极之间的雪崩击穿具有快导通、快恢复、高稳定性等优点，适合作为小型Marx脉冲功率发生系统自击穿开关。将相同级数的单层Marx发生器和双层Mar

2、x发生器进行了对比，得出相同级数的双极性Marx发生器输出电压的峰值更高，更加稳定；在倍压的情况下，将不同输出负载的放电脉冲进行了对比，得出以8个BJT串联作为负载，更可获得10ns左右脉宽的窄脉冲。[关键词]双极结型晶体管；雪崩击穿；Marx发生器；双极性；倍压电路[中图分类号]TN782[文献标识码]A[文章编号]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引言于较低电压的小型脉冲功率系统。而当前比较流行的半导体全控型器件如MOSFET、IGBT等由Marx发生器在MV级高电压、kW级大功率[1-2]于开通时间较长，因此也不做考虑。BJT在雪崩领域应用越来越广泛，但小功

6、率Marx发生器击穿情况下具有纳秒级开通时间、且恢复时间短方面的研究还很少，成熟的应用也几乎没有。据等优点，同时价格便宜，电路连接简单，可以作相关研究表明，在大气污染物NOx、SOx和生物[3-4]为理想开关的选择。学细胞处理方面，千伏级峰值、纳秒级上升沿和纳秒级脉宽的脉冲具有很良好的效果，所以1BJT-Marx电路设计需要研究一种相应的功率脉冲发生器，以满足环1.1BJT-Marx发生器电路结构图[5-6]保和医学等领域的应用。BJT-Marx发生器的电路结构如图1所示，近年来，随着半导体技术的发展，半导体开它的工作原理与传统Marx发生器的工作原理相关

7、器件凭借其开关速度快、稳定性高等优点，在[7-8]脉冲领域逐渐受到青睐。开关是Marx发生器的基本组成元件之一，对其输出脉冲的性能有直接影响。传统的Marx发生器多使用气体开关，但由于气体开关的击穿电压比较高，因此不适用图1BJT-Marx电路原理图收稿日期:2017.04.17修回日期:2017.04.26Fig.1SchematicofBJT-Marx第56卷第1期许广利等：基于BJT开关和Marx的双极性脉冲发生器51同，都是并联充电，串联放电。其中，BJT-Marx发生器的功率开关器件是由BJT构成的，除了第一级开关管Q1为MOSFET，后面几级都

8、是BJT。当第一级MOSFET触发导通时，C1上端电位变为0，由于