雪崩管Marx电路波形振荡影响因素分析

基于雪崩晶体管的Marx电路常用于产生高压纳秒脉冲,输出波形通常具有前沿时间百ps量级、指数型放电后沿、kV级输出电压等特征。然而这种电路结构的典型输出波形后沿通常存在振荡或畸变;Marx电路的储能电容较大时,波形前沿还会出现尖峰振荡;已有研究对此关注较少或将其归因于电路杂散参数、阻抗匹配的影响。从雪崩晶体管动态导通过程的角度进行了仿真分析,并对储能电容取值、Marx电路级数、充电电压等因素的影响开展了实验研究。结果表明,雪崩晶体管自身过压导通状态是引起波形振荡的关键因素;储能电容越大、Marx级数越低、充电电压越小,则振荡的现象越明显,振荡幅值甚至能够高于晶体管雪崩击穿形成的快前沿尖峰,此时快前沿尖峰即体现为波形前沿上的振荡。通过调整Marx电路储能电容大小、优化微带线结构等方式可改善输出波形振荡。

基于非线性相关源雪崩管模型的恒虚警激光测距电路仿真试验研究

依据雪崩光电二极管(APD)产品数据手册中雪崩增益、噪声(温度)与偏压的相关关系通过曲线拟合建立了APD输入、输出和偏压控制的函数模型,并基于非线性相关源控件构建了APD的电路仿真模型。设计了具有恒虚警APD偏压自动控制以及防近程散射时间增益控制的测距电路,引入自动增益控制信号,完成了恒虚警激光测距电路的全闭环动态仿真试验研究。仿真结果表明,恒虚警测距电路可根据虚警率设计值自动捕捉APD最佳雪崩增益工作偏压,虚警率每百毫秒60~70次时最小可探测光功率达到25 nW,与实际值接近,验证了恒虚警全闭环仿真模型的可行性。

基于雪崩管Marx电路的高稳定度脉冲技术

采用Marx电路提高雪崩管脉冲源输出脉冲幅度,分析基于雪崩管Marx电路脉冲源的时基稳定度和波形稳定度的影响因素。采用适当的优化措施提高稳定度指标,设计了高稳定度的雪崩管脉冲源,脉冲峰值电压2 000 V(50Ω负载),脉冲全底宽度5 ns,上升时间400 ps,重复频率达到25 kHz,具有很高的稳定度指标:短时抖动小于30 ps,长时漂移小于100 ps/min,峰值电压和脉冲宽度抖动小于1%。

激光探测系统雪崩管实时补偿研究

针对激光探测系统的背景辐射和工作温度严重影响雪崩管(APD)电流增益和信噪比的问题,采用激光接收机噪声传递函数对APD进行了实时补偿。通过分析APD基本应用电路噪声模型及各补偿方法作用原理,提出不同环境中APD应采用特定补偿方法,并设计了一种基于开关电源功率开关管通断的实时温度补偿方法。对实时噪声、实时温度补偿在不同环境中的作用效果进行了对比实验,结果表明:在环境温度基本恒定的系统中,噪声补偿对背景光剧烈变化引起的输出噪声抑制效果显著;当背景光照度由3 lx突变为200 lx后,偏压由132 V调整至178V的响应时间约为10.4 ms;当背景光功率低且环境温度变化剧烈时,温度补偿对输出噪声具有较好的抑制效果,而噪声补偿效果欠佳;当环境温度由-20℃突变为80℃后,偏压由131 V调整至198 V的响应时间约为11.2 ms。

触发脉冲对雪崩管脉冲源的影响

基于雪崩管的脉冲源相对于基于气体开关和半导体断路(SOS)开关的脉冲源,输出脉冲幅度较低。为了进一步提高雪崩管脉冲源的输出幅度,进行功率合成是行之有效的方法,其关键在于脉冲源单元具有高稳定度和时基一致性。分析了触发脉冲对基于雪崩管的脉冲源的影响机理,指出脉冲抖动的影响因素:触发脉冲上升斜率、雪崩管器件导通电平方差、电路噪声。在实验中,通过提高触发脉冲幅度,增加上升斜率,脉冲源抖动和单元之间的时基一致性均优于20ps。

固体雪崩管快脉冲源的研制

固体雪崩管被触发工作在雪崩或二次击穿瞬间时能输出很大的脉冲峰值电流,且触发晃动和上升时间都很小,因此广泛用于制作重复频率低而脉冲功率高的快脉冲源。近几年研制了几种用于纳秒同步机的单管源,应用于产生较宽快沿方波,并且研制出微分波的多管串并联源,应用于纳秒高压产生器中触发氢闸管的多管串联源。

八毫米脉冲高功率雪崩管振荡器

本文简述了IMPATT器件的设计、制造工艺、振荡器的微波电路结构和脉冲调制的研制。对脉冲偏置期间产生的频啁效应作了原理性的说明,并提出了减小频啁带宽的方法。目前所研制的八毫米雪崩管振荡器输出功率在20W以上,最大脉冲输出功率在35.5GHz时达到48W。重复频率在1—100kHz范围内可调,脉宽从50ns—1μs可调。频率稳定,工作可靠。

触发晶体开关和用于单脉冲选取的雪崩管电路分析

分析了采用雪崩管电路实现在给晶体加压或退压的过程中,晶体的椭球(折射率)方程发生变化,从而改变了光的传播特性,以达到利用光开关选取单一脉冲的目的.

3mm稳频脉冲雪崩管振荡器设计

介绍一种3mm 波脉冲雪崩管振荡器,采用顶部斜率可调的脉冲电流给雪崩管(IMPATT Diode)供电, 应用高 Q 腔谐振稳频,具有振荡频率高,输出功率大,频率稳定性好等优点。

激光引信方位探测系统中雪崩管自调节驱动电源设计

针对激光引信方位探测系统光学接收机中雪崩光电二级管(APD)工作温度严重影响其电流增益和信噪比的问题,结合APD的工作特性,分析了输出电压自动可调APD驱动电源设计的必要性。通过对高压发生电路建模分析,总结出开关元件导通截止时间与输入输出电压的关系,从而设计了一种以温度传感器和微处理器(MCU)为控制单元的输出电压可自动调节的APD驱动电源。最后对分析与设计进行实验,实验结果表明该设计有效可行,满足激光引信方位探测系统中APD对驱动电源的要求,使其具有高倍的电流增益和大的信噪比,且工作稳定可靠。

采用制冷型雪崩管激光测距接收电路设计

为进一步提高机载光电探测设备的激光测距能力,设计了基于制冷型雪崩管探测器激光接收电路。根据制冷型雪崩管探测器的特性,控制输出最佳的TEC制冷功率,降低探测器工作温度,使探测器稳定工作在最佳状态,从而减小探测器噪声电压,提高系统的探测灵敏度。实验结果表明:入射光功率在80μW加45.6 dB衰减时,探测器制冷前后对比,其探测虚警率从8.57%下降到0.49%。该探测电路应用于新型机载光电探测系统中,将极大提高其远程测距能力。

雪崩管最佳倍增因子线性化温控技术研究

为了进一步增强机载激光测距机在全温范围内的环境适应性,分析了温度与探测器模块输出功率信噪比的关系,推导了最佳倍增因子与温度的方程式,阐述了温度变化引起倍增因子对最佳雪崩倍增因子偏离的原因。根据雪崩管探测器雪崩击穿电压的线性温度特性,设计了机载温度范围为-55℃~70℃的基于自然对数法的最佳倍增因子雪崩偏压线性化温控电路,用于补偿因温度变化所引起的倍增因子对最佳雪崩倍增因子的偏离。结果表明,实测雪崩偏压温控系数为2.29V/℃,与理论分析值误差仅为4%。该技术用于新型机载激光测距系统中,获得了良好的试验数据,满足机载环境的特殊需求。

W波段雪崩管窄脉冲调制器的研究

脉冲调制器是脉冲体制发射机中重要的组成部分。设计了一种体积小、脉冲驱动电流大的窄脉冲调制器,可用于驱动W波段主被动复合探测器中的雪崩二极管振荡器,对脉冲体制的毫米波雷达等的发射机也有重要应用意义。实验结果表明,该调制器是可行的。

3mm波雪崩管集成振荡器设计

描述了一种3mm雪崩管集成振荡器。该振荡器由雪崩二极管,微带谐振装置,鳍线过渡段组成。通过对雪崩管振荡器的理论分析,利用电路设计软件ADS与三维仿真软件HFSS仿真优化,设计出了频率为95GHz的雪崩管集成振荡器。

雪崩管纳秒脉冲发生器

在对电子电路的测量中,经常需要提供一种具有快速上升、下降时间且宽度可调的钟形脉冲作为测试脉冲。纳秒(10^(-9)s)脉冲就是其中一种,它的产生可由许多方法实现,本文介绍运用雪崩晶体管产生脉冲的方法.

基极触发的雪崩晶体管导通机理

为研究基极触发的雪崩晶体管导通机理,建立了雪崩晶体管(n+⁃p⁃n⁃n+掺杂结构)的准三维器件模型和实验测试电路。研究了雪崩晶体管的温度分布特征,导通结束后器件最高温度约为417 K,位于电流通道内n⁃n+边界处。当集电极电压为300 V、基极触发电压为2.4 V时,仿真和实验获得的脉冲上升时间分别为2.4 ns、2.5 ns,半高宽(FWHM)分别为6.2 ns、5.8 ns,仿真和实验结果基本一致。研究结果表明:高触发脉冲电压幅值会加速晶体管内部电场的重建过程,从而缩短延迟时间,提高晶体管响应速度;负载阻抗会影响器件导通通道尺寸,负载阻抗减小时,电流密度提升,器件通过缩窄通道来提高通道内电流密度,宏观导通电阻降低。

碲镉汞PIN结构雪崩器件的I区材料晶体质量研究

本文对中波红外PIN结构的碲镉汞(HgCdTe)雪崩器件关键雪崩区域的材料晶体质量进行研究。通过在实验材料上对PIN结构雪崩器件的全过程工艺模拟,采用微分霍尔、微分少子寿命等测试手段进行材料表征,评估获得了关键雪崩区域的真实材料晶体质量。研究发现,现有优化工艺下雪崩区域的晶体质量良好,拟合材料的SRH寿命最好能达到20.7μs,可达到原生材料SRH寿命的相当水平,满足高质量中波碲镉汞雪崩器件的研制要求。同时,我们以获得的雪崩区域SRH寿命为基础,对HgCdTe APD结构器件进行相应2维数值模拟,获得理论最优的暗电流密度8.7×10^(-10) A/cm^(2)。

宽波段响应硅雪崩光电探测器研究

本文基于目前对宽波段探测器的应用需求,设计了一种在250~1100 nm范围有较高响应的硅雪崩光电探测器(Si APD),不需要拼接即可实现紫外-可见-近红外波段光的高效探测。分别对硅的紫外增强和(近)红外增强进行了分析,在此基础上,为获得宽波段响应Si APD,对器件结构进行模拟设计,采用光背入射等方式,提高短波吸收,同时保证近红外吸收。模拟优化的Si APD器件峰值波长940 nm左右,在250 nm和1100 nm处响应光电流均超过峰值的15%,这种结构的器件适用于多光谱及未来高精度探测等应用领域。

IGBT动态雪崩失效机理仿真分析

IGBT在关断过程中所发生的动态雪崩现象是导致其失效的重要原因之一。为研究IGBT动态雪崩失效机理,利用Silvaco软件对其进行仿真分析。通过对动态雪崩击穿机制、电流密度分布和温度分布的仿真分析,得出动态雪崩可以产生移动的电流丝和移动十分缓慢或固定不动的“死丝”。引起器件失效的是动态雪崩形成的死丝,死丝会导致IGBT内局部温度的急剧增加,最终因局部温度过高烧毁器件导致IGBT的失效。在此基础上分析了死丝产生的原因并进一步提出防止IGBT动态雪崩失效的具体措施。

捍卫语言的多样性——论《雪崩》辩护巴别事件的启示

尼尔·斯蒂芬森科幻小说《雪崩》的主题是为巴别/信息启示录事件作辩护。巴别/信息启示录事件就是上帝变乱人类语言。数字时代的人文危机表现在本体论、认识论和语言学三个方面,前两个方面可以归结为最后一个方面。今天,人类一方面通过理想(人工)语言尤其是数学语言支配科学,另一方面则追求日常(自然)语言统一。数字时代加速了人类语言统一的进程,重建巴别塔已成定势。捍卫人文知识的关键在于捍卫日常语言。捍卫语言的多样性,就是捍卫思想的多样性和文化的多样性。这就是所谓巴别/信息启示录事件所给予我们的启示。