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。