半导体桥电爆过程的能量转换测量与计算

对电容激励模式下半导体桥(SCB)的电流、电压以及光的变化进行了测试,从能量的角度对半导体桥电爆换能过程进行了分析,并对电爆换能过程中硅桥物质形态的变化进行了量化分析,在电容为22μF、充电电压为45 V的情况下,SCB上电压为最低时(2.18μs,10 V)有61.1%的桥区熔化,SCB上电压为最高时(3.48μs,43 V)桥区有14.5%气化,在SCB发火光强最亮时(17.60μs)有70.3%的半导体硅桥电离。

反铁电爆电换能电源研究

为了建立铁电 反铁电相变中释放的电能量与外加作用力场的关系 ,采用电滞回线、等静压和热释电等方法测量了Pb(Zr ,Ti)O3基反铁电材料在电场、温度、压力等外场诱导下的铁电 反铁电相变性能 ,分析了在电容和电阻负载条件下的电输出特性 实验结果表明 :铁电 反铁电相变中的输出功率与材料面电荷量的平方成正比 ,与实现相变的时间成反比 .在此基础上提出了增加输出功率的途径 .通过改善材料电滞回线的方直比 。

爆电换能用反铁电材料

采用爆炸冲击波作用于贮存有电极化能量的铁电体,迫使其转变成反铁电体,可释放出巨大电能量,用于一次性的高压、大功率脉冲电源。本工作研究了锆钛酸铅反铁电材料在电场、压力、温度作用下的反铁电-铁电相变性质,介绍了在爆炸冲击波作用下铁电向反铁电转变过程中电量的输出特性。

数字控制爆电换能输出能量的研究

借鉴美国已商用化的“DIGIDET?”数字工程式雷管的设计方案,模拟反铁电陶瓷爆电换能源的输出特性,采用CPLD数字芯片设计出精密控制高压短脉冲能量在规定延迟时间后,再作用于起爆负载的电路。

铁电体换能器机械装置设计及其放电特性研究

本文建立了铁电体爆电换能垂直加载下的物理模型,给出了铁电体去极化过程的等效电路,设计了换能器装置的机械结构,理论计算了爆轰驱动飞片的冲击载荷,研究了铁电体换能器的放电特性。Simulink仿真表明:铁电体爆电换能器的功率能够达到兆瓦级,短路负载下电流波形近似为方波,小感性和小阻性复合负载下会出现阻尼振荡波形。

铁电体电源起爆金属桥箔的数值计算分析

为探讨铁电体电源对金属桥箔的起爆作用,对冲击波作用下PZT95/5铁电体对铜桥箔的放电过程进行了数值计算。通过引入金属桥箔电阻非线性变化的FIRESET模型,考虑回路电感及回路电阻,计算了负载为铜桥箔时的铁电体的电响应。讨论了铁电体并联数量、回路电感对桥箔爆炸特性的影响。计算结果表明:当并联排列的铁电体电极面积达到0.006 m2以上时,在桥箔上可产生高于100 GA/m2的电流密度,能够有效起爆桥箔。而回路中存在适当的电感将有利于铁电体电源起爆桥箔。计算方法和结果能够为起爆金属桥箔的铁电体电源设计提供理论根据。

多层铁电陶瓷击穿分析及优化

建立了多层串联PZT95/5爆电换能组件3维数值模型,对固化封装条件下陶瓷介质击穿问题进行了计算分析,计算结果表明:在不改动器件外部结构尺寸条件下,采用等厚度PZT95/5叠片结构布局对进一步提高输出电压方面存在瓶颈。为克服上述影响以及降低爆电换能组件击穿概率,提出了PZT95/5铁电陶瓷非等厚度布局解决方案。为实现上述设想,通过引入不等式约束条件计算得到一组非等厚度优化布局,将爆电换能组件所用PZT95/5铁电陶瓷数量减至19片,同时有效实现该布局下,各片PZT95/5陶瓷电压均低于对应厚度击穿电压的优化目标。

铁电体的宏观特性在军工科技领域的应用

文章对铁电体的宏观特性、发展阶段和研究方向进行综述,指出铁电体研究的核心是自发极化,产生机制表现为铁电相变理论,极化状态在外界条件下的变化使其具有压电、介电、电致伸缩、热电和非线性光学效应等可供技术应用的物理特性。并以铁电体透镜移相器、爆电换能发电为例,介绍其在军工科技领域的具体应用。

压电陶瓷用于半导体桥点火的研究

根据多层压电陶瓷产生电量的理论计算和分析,制作了压电陶瓷堆,利用压电陶瓷在爆炸冲击作用下产生的能量对半导体桥火工品进行了点火试验,并研究了压电陶瓷层数、爆轰激励源大小对点火的影响。结果表明:压电陶瓷片层数越多,其输出电压越高,输出能量越大;施加的爆炸冲击波压力越大,其输出的电压越高,能量也越高。因此,压电陶瓷用于半导体桥点火是可行的。