基于多孔隙触发的三电极场畸变开关设计与实验研究

作者：程显; 王振伟; 吕彦鹏^*; 陈硕; 安永科

来源：电工技术学报, 2023, 38(24): 6807-6816.

DOI：10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.221759

• 场畸变开关
• 触发电极结构
• 工作系数
• 击穿时延
• 击穿抖动

场畸变开关是脉冲功率系统的关键器件，其低时延和低抖动性能参数是输出高幅值、快前沿脉冲的重要保障。在Marx发生器前级所用的场畸变开关，其要求时延和抖动尽可能小，才能保证Marx发生器装置输出特性具有快前沿、低抖动的稳定性。单孔触发电极的场畸变开关由于初始有效电子产生和扩散较慢导致时延较长，多孔触发电极结构的提出在一定程度上可以降低时延，但是抖动会增大，对于多孔触发电极场畸变开关如何同时保证低时延和低抖动需要进一步研究。因此，该文通过对传统单孔触发电极结构进行优化改进，提出了改变孔径大小和孔的个数的优化组合设计用于实现低时延，同时还显著地改善了抖动。实验结果表明：5 mm十六孔触发电极结构的场畸变开关在工作系数为71.1%～85.3%时，即工作电压在20～24 kV时，时延在45.2～41.1 ns之间，抖动在6.87～5.87 ns之间，相较于传统的单孔触发电极结构，其时延和抖动分别下降了14.8%和16.1%，性能提升明显。该文所设计的场畸变开关满足工程应用需求，为研究多孔型场畸变开关的性能提供了新思路。

• 单位
  郑州大学