可控硅 另类触发 实现极高dI/dt

上次买了一批Y500CNC250高速可控硅,想代替汞ignitron开关,不幸全军覆没,烧得渣都不剩,遂请教专业选手,才知道原来不需要这么高贵的特种可控硅,慢速可控硅没有奇葩形状的触发电极一样能够实现极高(接近兆安/us)的导通速率,不过需要用比较复杂的短脉冲触发电路,一般取2-3倍可控硅正向耐压,有时为了弥补分布电感甚至更高,的窄快速上升脉冲,将scr整个表面全部同时用impact ionization方式导通,从而实现极高的di/dt损伤阈值。这个触发脉冲通常采用更快的黄豆大solitron固态开关实现,成本较低。


参考文献比较模棱两可,没有什么实践内容,需要读者自行实验。

关键词是impact ionization


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来自:电气工程 / 高电压技术
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月下孤狼
1个月22天前
1楼

目前小功率领域纯粹为了获得一个非常快的导通速度,可以让普通的双极性晶体管工作在雪崩区,通常可以很容易实现亚纳秒级别的导通时间;

如果对功率有比较高的要求,低成本的方案也可以使用普通的火花间隙,但要想让火花间隙导通速度足够快,必须让火花间隙本身两端电压上升就具有一定的速度,使其短时间内工作在一个远高于直流击穿电压的暂态,然后在高场强下发生更剧烈的汤逊雪崩,获得一次脉冲陡化;当然,目前广泛传播的和火花间隙有关的技术方案是没办法实现这个效果的。

其实关于所谓非常高速的可控硅,防雷用的SIDAC(其实就是可控硅),我实测过其被脉冲高压瞬间激励导通后,导通速度可以达到亚纳秒级别。你所分享的文献实际上本质是把普通可控硅工作在类似防雷SIDAC的模式了,这并不是普通可控硅的标准操作。当然,包括普通晶体管雪崩区操作也是晶体管供应商不建议使用的,我做过大量的测试,不管是晶体管还是可控硅,长时间高重复频率工作在这些工作状态,雪崩区击穿阈值会越来越低(也就是越来越敏感)。我咨询过多个晶体管供应商,对方明确表示此类操作模式对晶体管是有害的。

我不太清楚楼主是做什么工作的为什么会研究这么多涉及军工/高能脉冲领域的技术,目前个人不太建议将这些涉及高功率脉冲技术大范围传播,一般的爱好者做个类似SGTC那样的东西,火花间隙导通时间撑死在几百纳秒,这限制了他们使用这种火花间隙来创造EMP发生器的可能性。但如果此类能够实现亚纳秒开关(不论是固态还是气体)的技术不加任何限制传播将是毁灭性的。我的一部手机放在口袋里面,距离雪崩晶体管(晶体管是SOT23封装的)的马克思发生器有一定距离,然而,这部手机不可恢复性损坏(马克思储能电容都是pF级别的,但奈何导通速度过快,快到一般的示波器已经没办法抓到边沿真实的样子)。

总结:随着电子设备制程越来越先进,未来的电子设备只会越来越不抗干扰,而人类偏偏试图把什么都智能化,什么都要交给电子设备去控制——然而,极其脆弱的电子设备,面对不论是一个过压击穿的火花间隙还是说楼主说的提高可控硅导通速度的方法都脆弱如渣土。在那个分立器件搭建收音机的年代,楼主的这些技术完全不具备社会危害性,但是如今不同了,我测试过大量主流33位单片机,面对亚纳秒脉冲近场耦合干扰基本上都不堪一击。


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RodTech作者
1个月22天前
2楼
引用月下孤狼发表于1楼的内容
目前小功率领域纯粹为了获得一个非常快的导通速度,可以让普通的双极性晶体管工作在雪崩区,通常可以很容易...

做的可控硅开关,不过是驱动一个更大的水线开关,用于单圈线圈产生磁场观察一些物理过程而已。什么军工,什么领域的东西我也没有兴趣和渠道接触。


这个技术距离你说的那些高逼格应用还很远,就连普通民用场景都非常常见,比如蔬菜水果的脉冲等离子消毒,就需要上百千伏的极快上升沿固态开关。上世纪30年代发明ignitron的时候就已经达到我描述的上升速度和正反向电流载荷了。要是能有这么好效果,早就做成便携装置闷声发大财了。


想要世界先进水平的快延emp发生器,只需买一个几焦耳的商品飞秒激光,早在若干年前就有国产方案了,也不是什么先进东西。用这种激光真空里聚焦打在东西上,电子忽然飞走,造成巨大的平衡电流即可产生频域特征极好的emp。事实上手机是非常耐emp的,尤其是近年的iphone,比三年前的三星要抗造许多,并没有发现越来越不抗干扰的趋势。

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