[发明专利]一种磁偏置弱光触发大功率光导开关

说明书

本发明涉及脉冲功率技术领域，本发明公开了一种磁偏置弱光触发大功率光导开关，包括光导开关、绝缘介质、绝缘容器、磁场产生元件和触发激光，光导开关浸没于绝缘介质中，绝缘介质用于增加光导开关的沿面耐压强度，光导开关和绝缘介质均置于绝缘容器中，磁场产生元件置于绝缘容器外侧，且磁场产生元件所产生的磁场垂直于光导开关的内部电场，触发激光用于控制光导开关的导通。本发明采用激光触发，触发控制与高电压实现光电隔离，本发明还采用磁场偏置使得光导开关内部电子倍增方向发生偏转，从而增加载流子雪崩的横向截面积，并使得电流丝发生横向移动，降低导通过程电流丝电流密度，以达到提高弱光触发大功率光导开关工作寿命的目的。

技术领域

本发明涉及脉冲功率技术领域，尤其涉及一种磁偏置弱光触发大功率光导开关。

背景技术

光导开关是脉冲功率装置的关键部件之一，其性能对脉冲功率装置的性能有重要影响。大功率光导开关具有闭合时间短、时间抖动小、重复频率高、光电隔离和单位体积功率容量大等优势，在脉冲功率领域有广阔的应用前景。但是一般的大功率光导开关需要输出光能量较高的激光器作为触发光源，故体积重量较大且成本较高，而工作于非线性模式的光导开关虽然可以采用体积重量较小且成本较低的高功率激光二极管作为触发光源，但是导通过程形成的丝电流放电导致其大功率工作条件下工作寿命相当有限。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种磁偏置弱光触发大功率光导开关，采用磁场产生元件产生的外部磁场使得光导开关内部载流子运动方向发生偏转，从而增加高速载流子引发的雪崩电流丝直径，并使得电流丝发生横向移动，以达到提高弱光触发大功率光导开关工作寿命的目的。

本发明的技术方案如下：

一种磁偏置弱光触发大功率光导开关，包括光导开关以及：

绝缘介质，所述光导开关浸没于所述绝缘介质中，所述绝缘介质用于增加所述光导开关的沿面耐压强度；

绝缘容器，所述光导开关和所述绝缘介质均置于所述绝缘容器中；

磁场产生元件，所述磁场产生元件置于所述绝缘容器外侧，且所述磁场产生元件所产生的磁场垂直于所述光导开关的内部电场；一方面，使得所述光导开关内部电子倍增方向发生偏转，从而增加载流子雪崩的横向截面积，以达到降低导通过程电流丝电流密度的目的；另一方面，能够对已经贯通的电流丝产生洛伦兹力，使其在所述光导开关横截面方向(即方向)移动，以防止电流丝对同一位置长时间烧蚀，从而提升所述光导开关的工作寿命；

触发激光，所述触发激光用于控制所述光导开关的导通。

进一步的，所述光导开关处于非线性工作模式。

进一步的，所述光导开关的触发光能为数微焦至数十微焦。

进一步的，所述光导开关的触发光能由光导触发源提供，所述光导触发源直接照射或者通过光纤向所述光导开关传送光能。

进一步的，所述光导触发源包括激光二极管或激光器。

进一步的，所述激光器进行多路分光触发多路所述光导开关。

进一步的，所述绝缘介质包括变压器油、电子氟化液或透明环氧包封料。

进一步的，所述磁场产生元件包括永磁铁或电磁铁，所述电磁铁能够在不同工作时间更换电流方向以改变磁场极性，使洛伦兹力方向改变以均衡对光导开关横截面方向的损伤。

本发明的有益效果在于：

1)本发明提供的一种磁偏置弱光触发大功率光导开关，采用激光触发，触发控制与高电压实现光电隔离，可使用光纤传输触发光能，省去了复杂的准直和对光等操作，易于控制触发时刻；