[发明专利]低频半导体器件的高频应用技术

说明书

所属技术领域

本发明涉及低频半导体器件的高频应用技术。

背景技术

近一个世纪以来电子管在大功率高频阵地一直发挥着不可替代的作用，但是电子管毕竟成本高，制选繁，体积大，耗电多，寿命短，自从有了晶体管后，在大多数领域中逐渐用晶体管取代电子管，可以做到体积小，重量轻，牢固可靠，省电等一系列优点，在国防现代化和工业现代化及经济建设中起着举足轻重的作用，但是在大功率高频领域还是用电子管。

发明内容

本发明的目的是用低频半导体器件实现卫星电站中的微波大功率发生器，它寿命长，造价低，性能稳定可靠，效率高，频率高，功率大，体积小，重量轻。

用低频半导体器件做高频工作，现以卫星电站大功率微波发生器的设计原理作以说明：对照图2、图10、图11、图12、图13、图14、图9作以说明：先由D₅、D₆、D₇、D₈组成第一个整流桥，由D₁、D₂、D₃、D₄组成第二个整流桥，第一个整流桥的桥壁接口11连接整流滤波电路(C)，输出供给振荡输出电路(F)正偏电压，再由第一整流桥、第二整流桥的共同桥壁接口12接到整流滤波(B)，通过电感器接口5输入到振荡输出电路(F)反偏电压，外接稳压电源输入到低频矩波逆变器中，供给整个电路电源，开始工作。

其中整流滤波(C)，整流滤波(B)，放大吸收电路(E)、放大吸收电路(D)、振荡输出电路(F)分别如图10、图11、图12、图13、图14所示。直接用低频半导体器件做高频工作是行不通的，而必须提供一种特定条件，下面以太阳能卫星电站中的大功率微波发生器的设计原理作为说明，图中YG₁及YG₂是由低频功率电力半导体器件构成的全控有源逆变桥，有源逆变角为180°，低频功率器件在其中以低频开关状态连续吸收电路中的富裕电能，并且YG₁的有源电压为1nv，YG₂的有源电压为2nv，DC₁是由矩波电源提供的2nv整流滤波输出，供给电路直流电能，DC₂也是一样输出了3nv的直流电能。L₁＝L₂为换向电感，C₁、C₂为换向电容。由于DC₁输出的2nv电能由L₁及L₂供给YG₂，而YG₂的有源电压(低频矩波电压)也为2nv，是等电位，故直流输入电流为零。所以，2nv通过L₂，经接口7、8，YG₂上各衰落1nv的电源能量给接口7、8提供1nv的正偏电压，同理DC₂的3nv电压经接口8、7、L₁、YG₂给接口7、8提供1nv的反偏电压。

当电路接通电源的瞬间由于冲击和正反向偏压的一个微小差值使系统进入放大与振荡状态，由于正反向最大电压U＝1nv，故放大振荡的高频正弦波的最大值在L₀。两端为1nv，并由Q、P端输出。调整L₀或C₀的大小，即可改变Q、P的输出频率。

由于振荡每正、负半周电源都提供1/2Im1nv的放大能量，故谐振频率不能直接用经典f₀＝1/2π√Lc理论公式计算，而为f＝kf₀＝k/2π√Lc，同样特性阻抗也不能用ρ_o＝√L/c计算，而为ρ＝ρ_o/k′＝√L/c/k′，经初步测量k约在1 7.9 3-45.8之间，K约在2 3.7左右，值得指出的是在电压一定的情况下。(试验表明供电电压升高或降低将引起输出频率的升高与降低)，换向电感L₁＝L₂，当同时增大或减少L₁、L₂的电感量时，k及k′的数值也将发生变化。如果K＝45.8，f₀＝30mHz，ρ_o＝1000Ω，K′＝23.7

则此时f＝kf₀＝45.8×30mHz

＝1.374GHz

ρ＝ρ_o/K′＝1000Ω/23.7