一种基于SIC DSRD脉冲功率系统的优化方法

从脉冲功率系统优化的角度,提出了漂移阶跃恢复二极管(drift step recovery diodes, DSRD)器件的最优面积选取方法,建立了单开关DSRD驱动电路的线性拟合解析模型;结合SiC材料短空穴寿命的特性,提出了SiC基DSRD驱动电路参数的优化方案;基于该方案研制了采用SiC DSRD的脉冲功率源。实验结果表明,匹配负载为50Ω时,研制的脉冲功率源能输出760 V的峰值电压,脉冲上升沿达810 ps,且不存在单脉冲下的多次触发现象。该脉冲功率源输出脉冲前沿在亚纳秒量级,且波形稳定性好,脉冲源体积小,能应用于小型化超宽带电磁脉冲发生器。

基于碳化硅等离子体器件的功率脉冲锐化技术

利用Sentaurus搭建了碳化硅漂移阶跃恢复二极管(DSRD)与雪崩整形二极管(DAS)全电路仿真模型,研究了碳化硅等离子体器件在脉冲锐化方面的能力,并且通过器件内部等离子浓度分布解释了这两种器件实现脉冲锐化的机制。借助碳化硅DSRD可以将峰值超过千伏的电压脉冲的前沿缩短到300 ps;碳化硅DSRD与DAS的组合可以输出脉冲前沿在35 ps、峰值超过2 kV的电压脉冲。仿真与实验发现当触发脉冲与碳化硅DAS匹配时,可以实现快速开启后快速关断,得益于碳化硅DAS这种神奇现象,可以将峰值在两千伏以上脉冲的半高宽缩小到百皮秒量级;通过频谱分析发现脉冲经过DAS整形后,其最高幅值−30 dB对应的频谱带宽扩大了37倍,达到7.4 GHz。

一种基于SRD和NLTL的皮秒级脉冲产生电路

提出了一种利用SRD产生窄脉冲信号的方法,对其产生窄脉冲的机理进行了分析和仿真,为了使得脉冲宽度变得更窄,电路采用了NLTL结构,拓展了SRD产生窄脉冲的应用,文中分析了NLTL的工作原理。设计了基于SRD和NLTL的皮秒级脉冲产生电路,给出了测试结果,脉冲宽度为110 ps,幅度为3 V。

一种可调延时超窄脉冲触发序列产生技术

为了实现高频信号在欠采样条件下的波形重构,递进延时超窄触发信号的产生成为顺序等效采样技术用于触发取样系统进行高频信号采样的关键。为此,设计了一种可编程延时触发序列产生及调理电路,在FPGA数字电路的控制下,通过计数器与延时模块产生可调延时触发序列,利用阶跃恢复二极管特性对产生的触发序列进行调理,产生一种延时步进可调、边沿极窄的脉冲信号。通过对该电路进行测试,结果表明,输出脉冲信号步进范围0~-2.4 ns可调,分辨率可达1 ps,且边沿跳变时间可以达到120 ps内,幅度可达到8 V左右。该延迟脉冲和调理电路可应用于通信、雷达等信号探测设备中,对于高频信号的获取与分析具有重要意义。

SRD建模及其在冲激脉冲产生电路中的应用

分析了阶跃恢复二极管(SRD)的电特性,提出了一种SRD模型.该模型将SRD等效为一个非线性电容和非线性电阻的并联,为了精确获得非线性电容和非线性电容电压曲线,首先测得若干离散电压点的值,采用多项式分段拟合非线性电容和非线性电阻随电压变化的曲线,利用此模型对冲激脉冲产生电路进行了仿真.经测试脉冲宽度为200 ps,幅度为3.3 V,与仿真结果较吻合,验证了该模型的正确性.

基于阶跃恢复二极管SRD的高速脉冲发生器

特性阻抗测试仪,是利用时域反射法对被测件的特性阻抗进行测试。文章提出了以阶跃恢复二极管(SRD)作为核心器件,产生高速脉冲发生器的方法。利用阶跃恢复二极管反向恢复所出现的阶跃特性,可以把边沿较慢的脉冲信号整形成边沿较快的脉冲信号,同时介绍了相应的硬件电路设计和实现方法。设计方案的正确性,已在工程中得到验证。

基于DSRD陡前沿固态脉冲源研制

本文对比了不同种类开关在脉冲功率源技术中的应用,介绍了半导体开关漂移阶跃恢复二极管(DSRD)的工作原理,建立了DSRD工作电路仿真模型,对电路参数进行了仿真分析,通过实验研究,研制了一台基于DSRD半导体开关的亚纳秒脉冲功率源,输出电压2k V、脉冲前沿680ps,可以稳定工作200kHz高重频下。

高功率半导体开关器件DSRD的研究进展

高功率半导体开关器件是一类基于等离子体波理论的全固态、高压、快速打开或者切断电流的开关器件,具有体积小、可靠性高、寿命长、脉冲重复频率高和输出波形稳定等优点,在脉冲开关电路应用中有着独特的优势。简要介绍了超宽带脉冲技术及高功率半导体开关器件的概念,比较了一些常见开关器件与高功率半导体开关器件的差异,主要阐述了自20世纪80年代以来脉冲发生器中开关器件的发展过程,重点介绍了最重要的一种高功率半导体开关器件,即Si基漂移阶跃恢复二极管(DSRD)在国内外的发展历程及其在脉冲技术中的应用。随着新型半导体材料及半导体技术的发展,展望了未来DSRD的发展方向。

基于DSRD的纳秒级固态脉冲发生器的研制

采用新型半导体开关漂移阶跃恢复二极管(DSRD)研制了一种纳秒级固态脉冲发生器。通过建立DSRD仿真等效模型,模拟DSRD器件的真实输出波形;采用双极并联结构电路设计,满足DSRD工作所需的电流要求;构建发生器系统工作电路仿真模型,并分析了电路参数对DSRD脉冲发生器系统输出波形的影响。针对脉冲发生器小型化的问题,将部分模块集成设计制作,优化布局,有效减少体积,减轻重量。结果表明:其输出电压可达3.74 kV,脉冲前沿8.2 ns,在重复频率200 Hz条件下可以稳定工作。研制出的脉冲发生器实现了较好的波形输出,为进一步实现固态脉冲源的小型化打下基础。

一种基于磁饱和变压器的DSRD脉冲电源设计

漂移阶跃恢复二极管(DSRD)具有开关速度快、重频高、工作电流大等优点,在脉冲功率技术中很有应用前景。研究了一种基于磁饱和变压器的DSRD泵浦电路拓扑结构,具有体积小、重量轻、可靠性高等特点。根据DSRD的工作要求,采用功率MOSFET作为初级开关,结合磁饱和变压器的升压和磁开关特性,设计了DSRD的泵浦电路。利用Pspice软件对电路进行了仿真分析,验证了电路原理的正确性。在仿真分析的基础上,完成了一台原理样机的设计和电路实验。实验结果表明,该电源样机在前级充电电压800 V条件下,50Ω负载上产生的脉冲幅值大于7 kV,前沿小于4.2 ns(10%~90%),半高宽约10 ns。

高压SiC基DSRD器件结构设计及脉冲电路优化

针对SiC漂移阶跃恢复二极管难以满足超快脉冲开关高频、大功率的要求,研究了一种高压SiC漂移阶跃恢复二极管(DSRD)器件,建立了相应物理模型。该高压SiC DSRD基区掺杂浓度为5×10^(15) cm^(-3)、厚度为18μm,单片耐压超1800 V、开关时间约500 ps。同时,基于高压SiC DSRD器件等效模型,优化电路参数,在负载端分别实现了8.8 kW、开关时间约500 ps的高压(2.2 kV)脉冲。

基于DSRD的高重频固态脉冲源的研制

介绍了一种基于新型高功率超高速半导体断路开关—漂移阶跃恢复二极管(DSRD)和可饱和脉冲变压器的高电压高重频超高速全固态脉冲源。设计了脉冲源的电路拓扑结构,理论上分析了脉冲源电路的工作原理,研究获得了可饱和脉冲变压器匝数、磁芯截面积及负载阻抗等参数对脉冲源输出特性的影响的规律。实验结果表明:脉冲源在50 kΩ阻性负载条件下,输出脉冲峰值电压约38.2 kV,脉冲前沿约7.1 ns,脉冲宽度约14.1 ns,输出峰值功率约29.2 kW,可在400 kHz重复频率下稳定工作。

基于SRD的超宽带脉冲产生与设计

超宽带无线通信技术是一种利用纳秒及亚纳秒量级的极窄脉冲作为传输载体的无线技术。文中利用SRD(阶跃恢复二极管)与微波传输线,通过错位对消的方法设计与制作了UW B脉冲发生器。对电路的仿真结果和测量结果进行了比较分析,成功地产生了纳秒级宽度的UW B极窄脉冲信号,对今后利用阶跃恢复二极管和微带线产生窄脉冲有较好的参考价值。

TRULY BALANCED PULSE GENERATOR USING MICROWAVE TRANSISTOR AND SRD

A novel efficient circuit for Ultra-WideBand(UWB) balanced sub-nanosecond monocycle pulse generation is presented.The pulse generator employs wideband bipolar transistor,step recovery diodes,Schottky diodes,and simple charging and discharging circuitry.Simple transient analysis and design of the circuit are presented along with their operating principle.The pulse generator produces truly balanced monocycle pulse with 500 ps pulse-width and 800 mV peak voltage.The generated monocycle pulse also has very symmetrical positive and negative portions and low ringing level.The presented pulse generator can be used as both a transmitter feeding UWB balanced antennas without broadband baluns and a balanced switching pulse generator that used in UWB receiver.

DSRD高功率超宽谱脉冲源及其功率合成初探

本文从高功率超宽谱对高速开关的基本要求入手引出了一种新的器件——漂移阶跃恢复二极管(DSRD),详细介绍了DSRD的基本结构、工作机理、典型电路,利用计算机对电路进行了模拟,对信号特点、系统响应进行了分析,并就超宽谱探测和干扰应用时的功率合成方法做了简单说明,最后对DSRD的发展方向进行了展望。

阶跃管倍频器中SRD输入阻抗的精确求解

作者在本文中对阶跃恢复二极管（ＳＲＤ）的输入导纳进行了精确的数学推导和求解，得出了较之教科书上所采用的要精确得多的阻抗倍乘系数Ｒ０，Ｘ０曲线，这就为阶跃管倍频器输入电路的设计提供了具有实用价值的参考数据。

SRD建模及其在无芯片RFID系统中的应用

通过对SRD的模型的研究,提出了一种能够减弱该模型非线性特性的模型。利用此模型设计了一款可重构的超宽带皮秒级脉冲发生器。SRD为脉冲产生的核心器件,使用PIN二极管和可调的RC微分电路提供两种不同脉冲波形的输出,并用射频仿真软件ADS对其改变脉冲宽度和波形的机理进行了分析和仿真。理论计算和仿真研究表明,该脉冲发生器能够很容易地同时产生脉冲宽度分别为330 ps和670 ps的高斯脉冲和单周期脉冲。所提出的脉冲发生器能够有效地重构,并且能够产生更加复杂的脉冲形状,例如多周期脉冲。这种脉冲产生方法简化了无芯片射频识别系统的电路结构。

高速高功率半导体开关DSRD特性浅析

漂移阶跃恢复二极管（DSRD）是一种先进的全固态、高速、高功率半导体断路开关，是超宽带、高功率脉冲信号源的关键部件。对DSRD的工作原理和典型应用电路以及DSRD在纳秒级高功率脉冲发生器方面的应用做了介绍。DSRD的这些优点使其在超宽带和高功率微波等方面有广阔的应用前景。

距离选通成像系统中短脉冲激光驱动技术研究

基于单光子探测的距离选通成像系统中,需发射短脉冲激光并进行发射器和接收器之间的同步控制,使探测器工作在光子计数模式并在时间上进行积分,以完成成像操作。为了获得满足系统要求的短脉冲激光,同时减小系统体积、降低系统成本,本文提出将基于射频双极晶体管和基于阶跃恢复二极管SRD(结合短路传输线)两种产生窄脉冲电路应用于单光子距离选通成像系统。介绍了二者的原理与设计方法,进行了仿真验证、实物制作及测试,对脉冲发生器的特点、影响脉宽幅值的因素进行了分析。实物测试结果表明,基于晶体管方式可以产生上升时间为903.5 ps、下降时间为946.1 ps、脉冲宽度为824 ps、幅度为2.46 V的窄脉冲。基于SRD方式可以产生上升时间为456.8 ps、下降时间为458.3 ps、脉冲宽度为1.5 ns、幅度为2.38 V的窄脉冲,二者重复频率皆可达到50 MHz。利用这两种设计方法的任何一种配合外部电流驱动激光二极管都能够获得性能优良的短脉冲激光输出。

高功率激光装置中超快电脉冲发生器的研究

报导了一种基于雪崩晶体管和阶跃恢复二极管的超快前沿、低触发晃动方波电脉冲产生技术.利用雪崩晶体管的电触发雪崩导通特性得到脉冲主体,再用阶跃恢复二极管的超快阶跃恢复特性对脉冲前沿整形,从而得到输出脉冲幅度23V、输出阻抗50Ω、脉冲前沿小于160ps的方波脉冲,脉冲触发晃动小于4.5ps(rms),脉冲宽度5ns,幅度稳定性优于3%,顶部不平坦度优于5%.该脉冲发生器在“神光Ⅲ”高功率激光原型装置前端系统中获得成功应用.