[发明专利]一种基于光导开关的核电磁脉冲模拟器脉冲源

权利要求书

1.一种基于光导开关的核电磁脉冲模拟器脉冲源，采用脉冲变压器升压电路拓扑结构，包括初级储能电路和次级脉冲形成电路，其特征在于：脉冲变压器的初级储能电路中采用IGBT释放初级储能电容上的能量，脉冲变压器升压对次级脉冲形成电容充电，次级脉冲形成电容通过光导开关对负载天线放电，所述光导开关采用半绝缘4H-SiC半导体材料制作，4H-SiC材料的暗态电阻率大于10¹²Ω·cm；所述光导开关是利用MOCVD设备在4H-SiC衬底材料上生长高掺杂n型GaN外延层，通过湿法刻蚀的方法将电极区域外的高掺杂GaN层去除，然后通过电子束蒸发的方式将Ti/Al/Ni/Au金属依次淀积到GaN层表面，通过快速热退火的方式形成欧姆接触，封装后的光导开关脉冲工作电压大于80kV，导通电阻小于2Ω，所述次级脉冲形成电容和回路电感应该满足下式：

，

其中：R_L为负载天线电阻，L为次级脉冲形成电路的回路电感，C_f为脉冲形成电容。

2.根据权利要求1所述的一种基于光导开关的核电磁脉冲模拟器脉冲源，其特征在于所述电路拓扑结构由初级充电电源、初级储能电容、初级回路电阻、初级回路分布电感、初级放电开关、脉冲变压器、次级脉冲形成电容、次级放电开关以及负载天线组成，所述初级放电开关为IGBT，所述次级放电开关为光导开关。

3.根据权利要求2所述的一种基于光导开关的核电磁脉冲模拟器脉冲源，其特征在于初级充电电源的两端连接到IGBT的两端，IGBT、初级储能电容、初级回路电阻、初级回路分布电感相互串联到脉冲脉冲变压器的初级线圈两端，脉冲变压器次级线圈两端通过电感连接到次级光导开关两端，光导开关、次级脉冲形成电容、相互串联后将能量释放到负载天线。

4.根据权利要求3所述的一种基于光导开关的核电磁脉冲模拟器脉冲源，其特征在于脉冲变压器，脉冲变压器具体参数设计包括：脉冲变压器初级电流i₁(t)、次级电流i₂(t)、脉冲变压器初级线圈上电压值V₁(t)、对脉冲形成电容充电电压V₂(t)，具体计算公式如下：

，

，

，

耦合系数为k：

，

其中：V₀为对初级储能电容充电电压值，L₁和L₂分别为脉冲变压器初级和次级电感值，C₁是初级储能电容的容值，C₂是次级脉冲形成电容的容值。

5.根据权利要求4所述的一种基于光导开关的核电磁脉冲模拟器脉冲源，其特征在于脉冲变压器工作在谐振状态，ω₁ =ω₂。