用于GTEM小室高压窄脉冲放电器的设计胡标张冰电子科技.doc

用于GTEM小室高压窄脉冲放电器的设计胡标 张冰电子科技大学物理电子学院 国家863强辐射实验室成都建设北路二段四号邮编：610054摘要: 文章介绍了使用一个以高压冷阴极撬棒为放电器件的脉冲电路，它被用于在GTEM屏蔽小室内部形成一个微秒级脉冲强高压电场。该电场可以用来进行一些电磁干扰实验和对微电子器件的毁伤机理的研究。叙词： GTEM小室 撬棒管 脉冲放电 1，前言在进行高脉冲功率和高压电场实验时，往往需要使用一个高压脉冲电源。高压脉冲电源可以是由比较简单的RC电路和放电开关组成。我们在准备进行研究高压窄脉冲电场对于半导体器件和计算机的效应实验中，使用了一个以高压冷阴极撬棒为放电器件的脉冲电路。它可以产生几十Kv的脉冲高压，脉冲宽度在微秒级。下面介绍它的工作原理。2，电路组成电路中间的高压电源实际上是一个常规的倍压电路。参看电路图1。使用一个单相调压器和高压硅堆，以及高压脉冲电容器。可以组成一个倍压电路。输出的电压取决于倍压的级数。这里使用二倍压的电路，可以输出大约30KV（或者80Kv）的直流负电压。放电管是采用一个自击穿电压为30KV（或者80Kv）的高压冷阴极撬棒管。触发电路由一个ZQM35/3型闸流管和脉冲变压器组成。可以提供脉冲触发电压的幅度为10Kv。满足冷阴极撬棒管触发极的要求。3，电路系统工作原理介绍电路工作时，由二倍压整流电路得到的负高压U1,通过二极管D3和限流电阻R1以及放电电阻R2给高压脉冲电容器C3充电。D3和R1在充电时提供C3的充电通路，在撬棒管放电时，可以起到隔离作用。 图1，用于GTEM小室的窄脉冲发生器电路系统示意图在C3上面的电压达到了实验所需要的值时，启动触发电路。触发电路由一个ZQM35/3型闸流管和一个高压脉冲变压器组成。电路如图2所示。ZQM35/3型闸流管的工作电压为3Kv左右。它的触发电压在300v左右。闸流管的负载是一个高压脉冲变压器。变比大约为14。电源的内阻在1K左右。变压器磁芯选择非晶态材料。通过精心设计和绕制，输出脉冲电压幅度大于10Kv。驱动能力好。实际使用证明可以用来触发冷阴极撬棒管。为了提高使用电压，把它放入变压器油中。 图2，闸流管触发器的基本电路触发器的输出脉冲加在撬棒管的控制极和相邻电极之间。撬棒管被触发之后，电容器C3上面的电压通过以下路径：C3撬棒管地负载电阻R2GTEM小室的芯板C3。 图3是一些由北京真空技术研究所研制的冷阴极撬棒管的照片。其工作电压分别可以在从15Kv到80Kv范围内。图3 用于放电的冷阴极撬棒管的照片图4 用于GTEM小室高压窄脉冲实验系统照片高压脉冲电流通过GTEM小室的芯板，在芯板与地之间空间形成了一个脉冲电场。在空间的不同位置，电场的强度各不相同。可以把电子装置或者微电子器件放在不同的位置，就可以进行有关实验。空间的电场可以使用场强仪进行测量。图4是正在安装中的GTEM小室高压窄脉冲实验系统照片。在照片的右边是GTEM小室，左边是高压脉冲电源。目前电路系统正在调试中。由于脉冲放电的电流很大，所以在设计过程中间，需要考虑以下的问题，1， 负载电阻的脉冲功率要求很大，同时瞬间承受的电压非常高。因此一方面考虑电阻的功率，另外还要求考虑耐压，所以采用了多个无感电阻串连和并联的组合方式。2， 放电回路的接地必须非常可靠。接地电阻要很小。考虑到脉冲电流的集肤效应，最好使用薄铜皮做电路地线通路。3， 放电电流的采样。由于放电电流很大，因此如果使用电阻采样的话，电阻的功率要求大，同时压降也大。建议使用罗科夫线圈测量电流。参考文献：1，电气工程接地技术 奥赖利 电子工业出版社 2，高电压工程基础 关根志 中国电力出版社作者简介：胡标 硕士 电子科技大学物理电子学院用于GTEM小室高压窄脉冲放电器的设计胡标 张冰电子科技大学物理电子学院国家863强辐射实验室成都建设北路二段四号邮编：610054摘要: 文章介绍了使用一个以高压冷阴极撬棒为放电器件的脉冲电路，它被用于在GTEM屏蔽小室内部形成一个微秒级脉冲强高压电场。该电场可