多路并联二极管辐射场剂量均匀性研究

多路并联二极管结构是实验室获取低能量、大面积、高剂量率X射线的有效途径之一。本文采用点源数值积分的方法开展了单环和五环并联结构二极管的辐射场剂量均匀性研究。结果表明:距离圆环很近的平面上,辐射场主要集中于圆环在该平面的投影位置,随着距离的增大,辐射逐渐向其他区域分散;对于单环结构二极管,当距离z<15 cm时,随着距离的增大,剂量均匀性>80%的面积先增大后减小,而计算区域内的总剂量逐渐减小;综合考虑剂量均匀性和总剂量,单环结构二极管辐射场最佳实验区域为z=7~9 cm;圆环内径减小只会增强环中心投影点附近的剂量,而平面上剂量均匀性会变差,当圆环外径为10 cm时,最佳内径为8~9.5cm;相比单环,五环并联结构二极管能够大幅增强辐射剂量,明显改善辐射场剂量均匀性和显著增大有效实验区域,z为11~17 cm范围内,五环结构二极管剂量均匀性没有出现大的波动。

四路并联二极管辐射X射线场参数计算

利用二极管的电压、电流计算了发射电子束能谱参数,建立了四路并联二极管阳极靶蒙特卡罗粒子输运计算模型,给出了辐射X射线场参数;将四路并联二极管的每个二极管划分为若干小单元,将其作为点源,采用数值积分的方法计算了辐射X射线剂量分布,并分析了空间不同位置处每路二极管对剂量的贡献。结果表明:真空中,距离四路并联二极管阳极靶5cm位置处,X射线注量为3.55mJ/cm2,光子平均能量为62.18keV,120keV以下的光子占辐射X射线谱总能量的81.84%,电子束转换效率为0.30%;在2 700cm2范围内,中轴线和对角线上的剂量均匀性分别为3.20和6.31;在2 000cm2范围内,中轴线和对角线上的剂量均匀性均小于2。

反并联二极管对IGCT关断过程的影响

IGCT是一种基于GTO结构并利用集成门极电路进行硬驱动控制的大功率半导体开关器件。在IGCT关断过程中,其门极换流有可能使反并联在IGCT两端的二极管因正向偏置而导通,从而对IGCT的关断过程产生显著的影响。本文从介绍IGCT工作原理入手,结合解释门极换流过程,对IGCT关断过程中反并联二极管的工作和由此产生的影响进行了分析,并通过实验结果对此进行了验证。

反并联二极管实现预失真线性化器的电路设计

放大器的非线性失真特性严重影响信号的传输质量,射频预失真是一种有效改善行波管非线性度的方法。本文利用反并联肖特基二极管完成了X波段预失真线性化器的设计。仿真结果表明,在8.4GHz^8.6GHz频率范围和一定输入功率内,各个频点处增益扩张量保持在6dB左右,工作频带内增益平坦度在1dB以内,相位扩张基本保持在45°左右。

基于反向并联二极管对的D波段次谐波混频器

设计并制作了一个D波段次谐波混频器。该混频器使用VDI公司反向并联肖特基二极管对,安装在50μm厚的石英基片悬置微带上。通过HFSS和ADS的联合设计仿真,混频器在射频频率141～158GHz频段内变频损耗低于10dB,在149 GHz处获得最佳变频损耗7.8dB。最后加工了实物并进行了测试,结果显示,在138～155GHz范围内,变频损耗基本小于20dB,带内最低损耗在10dB左右。该混频器具有结构简单,容易制造,变频损耗低等优点。

旁路二极管对热斑效应的抑制效果仿真研究

在光伏电池产业迅速发展的背景下,光伏电池板在阴影遮蔽时产生的热板效应也逐渐受到关注。本文首先分析了热板效应产生的原理,基于PSCAD仿真平台建立了光伏发电系统的等效模型,并根据工程实际选取合适的参数。继而对无阴影遮挡电池板和有阴影遮挡时的光伏电池板进行仿真研究,对比后分析得出加装旁路二极管对热斑效应的抑制效果。

强流二极管产生大面积脉冲X射线参数计算

利用二极管的电压电流波形计算了电子束参数,建立了串级二极管和四路并联二极管阳极靶蒙特卡罗粒子输运计算模型,给出了两种情况下轫致辐射X射线场参数。结果表明:阳极靶厚度增加时,轫致辐射X射线平均能量增大,而能量转换效率先增大,后减小;距离串级二极管和四路并联二极管阳极靶5cm位置处,X射线注量分别为76.50,3.74mJ/cm2;光子平均能量分别为81.13,60.77keV;半径为12cm的圆面上,串级二极管X射线剂量呈马鞍形分布,均匀性为1.70∶1;边长为52cm的正方形平面上,四路并联二极管X射线剂量均匀性小于6.30∶1;电子束轫致辐射转换效率分别为0.29%,0.32%。

星载220 GHz分谐波混频器设计

为满足星载辐射计系统应用,提出了一款220 GHz次谐波混频器。基于平面GaAs肖特基二极管3D电磁模型,混频器电路和结构优化设计采用HFSS和ADS联合仿真实现。通过在50μm厚的石英基板上倒装反向并联二极管对以及采用纳米银胶将基板粘接在硅铝波导腔的工艺方式,设计并加工实现了一款210~240 GHz分谐波混频器,单边带最小变频损耗仿真结果为7.33 dB,实测变频损耗优于9.6 dB。按照某卫星规定的各项环境试验条件验证其在不同环境条件下的性能,结果证明该混频器试验前后一致性较好。

直流断路器并联IGCT的仿真与试验研究

在常规电流注入式直流断路器两端并联了包含IGCT的电力电子组件,依靠该组件实现断路器额定电流的开断、短路电流的分流及换流过程的续流,从而降低了快速真空断路器的开断压力。针对短路电流开断过程中IGCT存在反向电流工况,分析反并联二极管续流支路杂散电感对IGCT反向电流影响,提出了降低反并联二极管续流支路杂散电感的改进方案。通过仿真与试验,验证了改进方案可以有效消除IGCT反向电流现象,提升IGCT应用可靠性以及工程实际应用的可行性。

基于开关瞬态过程分析的大容量变换器杂散参数抽取方法

由于线路杂散电感存储能量的释放,绝缘门极双极性晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)在开通和关断的瞬态过程中,其两端将产生电压尖峰。为了对该电压尖峰进行定量研究,需要对IGBT开关过程进行分析,抽取线路的杂散电感参数。传统抽取方法通常利用IGBT关断电压的最大幅值以及近似的电流斜率作为计算参数,其计算结果并不精确。为得到更精确的结果,提出一种新的参数抽取方法,通过将IGBT开通、关断的非线性过程分解为多个线性阶段,并充分考虑反并联二极管前向恢复和反向恢复的影响,在此基础上得到电压过冲ΔUce和相对应的di/dt,进而得到准确的杂散参数抽取过程。最后,将该分析方法在一台75 kVA的单相逆变器进行实验验证,利用不同工况下的开通和关断过程进行线路杂散电感抽取,均得到一致的结果,从而证明了本方法的有效性与正确性。

220 GHz分谐波混频器研究

频率在0.1～10 THz范围内的太赫兹电磁波,因其所具有的特殊性质近年来受到了广泛的关注。该文介绍了一种太赫兹频段内220 GHz基于肖特基势垒二极管的分谐波混频器设计。利用CAD技术对反向并联二极管对的阻抗频率特性进行分析,并在该基础上通过HFSS和ADS软件的联合仿真,对混频器性能进行优化。最后,对该混频器进行加工和测试,结果表明,在210～230 GHz频带范围内,变频损耗小于10 dB。

基于石英基片的二毫米波段二次谐波混频器设计和研制

介绍了一种基于石英基片的2mm波段二次谐波混频器.阐述了谐波混频器的基本原理,建立了混频二极管对结构的高频模型,并用全波分析软件对整个电路进行了仿真优化.实测得到射频信号在116～120GHz范围内,当本振频率为59GHz、功率为7～14dBm时,最低变频损耗为17dB,最高变频损耗为20dB.混频器的P1dB为1dBm,各端口隔离度均优于20dB.研制的集成2mm波段二次谐波混频器实测结果与设计结果吻合较好.

IGCT驱动关断电路及续流回路参数提取

集成门极换流晶闸管(integrated gate commutated thyristor,IGCT)关断暂态时,其电流迅速由阴极换向到门极,且IGCT反并联二极管因承受正向偏压而导通,故IGCT关断暂态特性受其门极驱动关断电路及其反并联二极管运行特性影响。基于IGCT关断暂态换流机制及反并联二极管的工作原理,提出IGCT关断暂态时门极换流晶闸管(gate commutated thyristor,GCT)、驱动电路与反并联二极管所构成续流回路的等效电路,详细分析反并联二极管不同工况时等效电路结构及其运行特性的变化。结合IGCT关断暂态其端电压及等效电路各支路电流的实验结果,给出IGCT驱动关断电路及续流回路参数的提取方法。通过不同箝位电压与关断电流时实验结果与理论分析的对比,并考虑参数提取结果的一致性,充分证明等效电路与理论分析的正确性及参数提取方法的有效性。

340GHz四次谐波混频器的研制

太赫兹波是电磁波谱中最后一个未被全面研究开发的频率窗口,它的开发和利用具有重大的科学价值。介绍了一种太赫兹频段内340GHz基于肖特基势垒二极管的四次谐波混频器设计。应用高频场仿真软件(HFSS)以及谐波平衡仿真软件(ADS),对反向并联二极管对进行3D建模及阻抗频率特性分析,并在此基础上对混频器进行优化。最后,对该混频器进行加工和测试,结果表明,在327~343GHz频带范围内,变频损耗小于15dB,最优值为12.7dB。

基于大功率逆变器IGBT开关瞬态电压、电流波形的杂散参数抽取方法

由于线路杂散电感的存在,IGBT(insulated gate bipolar transistor)开通关断时将在开关管两端产生电压尖峰。为了研究其的影响,需要对线路杂散电感进行抽取。为此,本文提出一种基于IGBT开关瞬态电压、电流波形的杂散参数抽取方法。在IGBT的开通过程中,考虑了IGBT反并联二极管的反向恢复过程,并且利用由该过程引起电压尖峰进行线路的杂散电感的抽取;在IGBT的关断过程中,通过对关断波形进行了更详细的分析,给出更精确的线路杂散电感的抽取方法。最后,将该方法应用于一台75kVA的单相逆变器,实验结果证明了本方法的有效性与正确性。

变频器应用中的几个问题

本文讲述了三个问题,第一个是关于变频器逆变电路中反并联二极管的作用,顺便说明了发电机状态时的能量交换过程;第二个是关于共母线运行时,连接器件的选择;第三个是介绍几个当制动单元或变频器发生故障时的应急措施。

一种使用一维电磁带隙结构的高性能Ka频段四次谐波混频器

介绍了一种全集成微带四次谐波混频器，该混频器采用了一种新型电磁带隙结构，可获得很低的变频损耗指标．阐述了一般的谐波混频理论，并用谐波平衡软件对整个电路进行优化仿真．实测得到射频在34～36GHz的频带内．固定中频为100MHz，该混频器最小变频损耗7．67dB，最大变频损耗〈10dB。

软开关技术及其在大电力变流器中的应用

文章系统阐述了软开关技术的发展过程、基本结构,并给出了软开关的具体应用实例。

220GHz次谐波混频器设计

本文介绍了一种基于平面肖特基势垒二极管的220GHz次谐波混频器的设计。该混频器采用Teratech公司的反向并联二极管对,安装在0.05mm厚的石英基片悬置微带上。采用HFSS和ADS联合仿真,使得混频器在射频频率为215GHz^225GHz范围内仿真所得变频损耗低于8d B,并在219GHz时取得最佳变频损耗6.75d B。该混频器具有结构简单,易于加工,变频损耗低的优点。

8 mm波段四次谐波混频器的设计

针对毫米波接收机直接采用同频段本振源所带来的高成本、难获得的问题,对毫米波谐波混频器降低本振信号频率的原理进行了分析,设计了一款8 mm波段的四次谐波混频器。选用型号为MA4E2039的肖特基势垒二极管对作为核心混频器件,在管对两边加入了匹配电路和滤波器以提高混频效率。仿真结果表明混频器在射频频率34～36 GHz,本振频率7.5～9.5 GHz时的变频损耗约为9 dB,端口隔离度大于20 dB,不仅将混频器的本振频率降为原来所需本振频率的1/4,同时保证了器件的性能。