[發明專利]一種反向開關晶體管的觸發電路

有效

• 申請號: 201310109983.8
• 申請日: 2013-04-01
• 公開（公告）號: CN103248338A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發明（設計）人: 梁琳;余亮
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H03K3/012
• 分類號: H03K3/012;H03K3/02
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 朱仁玲

技術領域

本發明屬于半導體開關領域，更具體地，涉及一種反向開關晶體管的觸發電路。

背景技術

20世紀90年代俄羅斯物理科學院的阿·法物理技術研究室基于可控等離子層開通原理研制了一系列固體脈沖功率開關，大功率超高速半導體開關反向開關晶體管（Reversely?Switched?Dynistor，RSD）為其中之一。RSD以其在芯片全面積均勻同步開通的原理上的優勢，能同時獲得幾十kV高電壓、幾百kA大電流、幾十至上百kA/μs電流上升率的優異開關性能。

RSD是p⁺-n-p-n⁺四層結構的晶閘管類型的半導體器件，但與晶閘管不同，它是沒有控制極的二端器件。RSD結構中包含數萬個相間排列的晶閘管單元和晶體管單元，各部分共有的集電結阻斷外加正向電壓。

其具體的工作原理可參考申請號為：200710051511.6，發明名稱為“一種半導體脈沖功率開關及其制備方法”的專利申請文件，由預充電路和主回路兩部分組成。當預充電路未接通（S斷開）時，由于集電結（J₂結）反偏，RSD不會開通。當S合上接通預充電路，磁開關L未飽和，J₂加在RSD上為反向偏置。短時的n⁺p結反偏使J₂結附近形成一高濃度薄等離子體層。當磁開關L飽和后，晶閘管部分開始了開啟過程。在J₁外電場作用下，J₂結n側等離子層中的空穴進入到p區，同時J₃結的n⁺區電子也注入到p區。p⁺n結上空穴向n區注入，漂移場的作用使J₁結n側等離子體層向J₂結移動，RSD開通。

基于可控等離子層原理開通的RSD，由于其特殊的開通機制，可實現芯片全面積均勻同步導通；而RSD在重復頻率的脈沖功率應用中，特別是低壓大電流場合，預充電壓降低，而傳統的諧振觸發方式由于存在電感導致振蕩的預充電流，不能形成有效的等離子層，很難讓RSD全面積均勻的導通，而傳統的直接預充方式效率高，但很難用于重頻。

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明的目的在于提供一種反向開關晶體管的觸發電路，旨在解決傳統RSD的諧振預充方式中，在較低的預充電壓的情況下，無法給予RSD充足的預充電流和直接預充方式難以運用于重頻的問題。

本發明提供了一種反向開關晶體管的觸發電路，包括預充電路，與所述預充電路串聯的主電路，并聯在所述主電路和所述預充電路之間的恒流充電電路以及并聯在預充電路兩端的觸發控制電路；所述主電路包括RSD開關和主電容C₀；預充電路用于為所述RSD開關的導通提供所需要的預充電流，恒流充電電路用于為主電路和預充電路充電，當充電電壓達到預設的電壓閾值時，通過觸發控制電路發出信號給預充電路，預充電路發出預充電流給主電路中的RSD開關，RSD開關導通后主電路中的主電容C₀放電并將能量轉移至負載Z₀。

更進一步地，所述主電路還包括磁環L；磁環L的一端與所述主電容C₀連接，磁環L的另一端與所述RSD開關連接，所述RSD開關還與所述負載Z₀連接，所述主電容C₀用于為所述負載Z₀提供重復的高功率脈沖；所述磁環L用于為RSD開關的預充提供時間，并為所述主電路和所述預充電路電解耦；所述RSD開關用于對電脈沖進行控制與壓縮。