雪崩管做脉冲源 看不懂啊

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回复 4楼 leang521 的帖子

我也是看不懂啊！仿真也没有仿真出来。有高手来解释下吗？

简单地看看首帖电路图，不容易看懂。

2楼已经贴出了一篇文章，把那篇文章仔细读完，应该能够明白首帖电路工作原理。

估计你没理解这个电路的工作原理。

将电路改画了一下，标注了对电容充放电的路径，可能容易理解些。

用multisim仿真，后端没有输出，不知道是不是参数没有设对，后面的管子不会雪崩。

没有仿真过晶体管击穿的状态。

怀疑仿真软件能不能仿真晶体管击穿。

建议还是用实际电路做实验吧。

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　　雪崩管在仿真中通常是仿不出来的，因为三极管发生雪崩击穿已经不是正常的工作状态，所以仿真模型中不会存在这种工作状态。
　　当前流行的教材，通常也不会讲三极管的这种工作状态。比较老的教材才会讲到。例如《电子电路基础 谢沅清 人民邮电 1999》，或者电力电子技术方面的教材也会讲到。
　　所谓三极管的雪崩击穿，实际上在教材中称为“二次击穿”。图(1)就是某型号三极管的二次击穿曲线。

            图(1)  《电子电路基础 谢沅清 人民邮电 1999》162页
　　图(1)中，显示了三极管共发射极电路的输出特性曲线。图中横轴是Uce，一直延伸到管子击穿。标注“一次击穿”的曲线，是基极电流为零的那条。Uce上升到一定值之后，集电极电流上升，此所谓“击穿”。此电压在手册中通常标注为Vcbs，即基极-发射极短路时三极管集电极与基极之间的击穿电压。如果集电极电流得到限制，则管子不会损坏。集电极电流上升到一定数值，则管子会发生“二次击穿”，如图(1)中标注“二次击穿后的曲线”那条。其特点是：管子压降急剧降低，电流增大。
　　首帖图中，很重要的一点是：Ec必须小于各三极管一次击穿电压，但必须大于各三极管一次击穿电压的一半。最好是Ec接近于但小于各三极管一次击穿电压。这一点在图中是没办法显示出来的。
　　首帖图中在各三极管未击穿时，三极管可以视为集电极与发射极之间开路。各电容被上面一行电阻和下面一行电阻充电，各电容两端电压均为电源电压(图中标注为Ec)，各三极管集电极与发射极之间电压也均为电源电压Ec。因为三极管耐压稍大于Ec，所以三极管不会被击穿。
　　但是，首帖图中T1管基极受到图中触发信号后，三极管T1导通。导通后的三极管可以近似看成短路。此时电容C1和C2串联，两端电压为二倍电源电压即2Ec。T2的基极是经电阻接地的，T2集电极与基极之间的电压为2Ec，超过了T2所能够承受的电压，于是T2立即被击穿(比C1和C2经上面电阻和下面电阻放电时间要短得多)。T2被击穿后，C1、C2、C3串联，T3集电极与基极之间的电压为3Ec，于是T3被击穿。随即T4被击穿，T5被击穿。T1、T2、T3、T4、T5被击穿后，C1、C2、C3、C4、C5串联，负载两端电压为5Ec(T1被击穿之前为零)。各管被击穿所用的时间非常短，各电容来不及放电。但C1～C5对负载放电完毕后负载两端电压又下降到零。于是负载上得到一个很窄的脉冲电压。
　　要之，这种电路是利用了三极管未被击穿前可以视为开路，被击穿后两端电压急剧降低，近似于短路的特性，使得一个三极管被击穿后其余三极管一个接一个地被击穿，各电容联接成串联得到高电压短促脉冲的。
　　
　　首帖图中标注了“Marx电路示意图”。最初的Marx电路当然不是三极管(那时连真空管都没有)，而是利用大气压之下气体放电的特性来得到高电压脉冲的。大气压下气体放电的特点就是空气间隙未击穿时是非常好的绝缘体，一旦空气间隙被击穿，就变成了良好的导体(电火花和电弧，都是良好的导体)。Marx电路的要点就是直流电源电压必须小于空气间隙的击穿电压，但大于空气间隙击穿电压的一半，最好电源电压接近空气间隙的击穿电压。最初的Marx电路，就是用球形导体之间的空气间隙替代首帖图中的各三极管而构成的，可以获得数百kV甚至更高的电压，用于测试绝缘强度。产生高电压脉冲，在最初的Marx电路中是靠减小某一个空气间隙使其被击穿，然后各个空气间隙依次被击穿而获得的。
　　物理学历史上第一次人工核反应，就是用Marx电路得到约800kV的高电压脉冲，使质子(氢核)在很强的电场中加速，轰击锂原子，得到两个氦原子而实现的。那是在1932年，由英国物理学家考克饶夫和沃尔顿所完成，并获得1951年诺贝尔物理学奖。
　　
　　仿真软件中三极管模型通常不会仿到三极管被击穿的程度。所以对首帖图进行仿真也得不到正确结果。
　　
　　用三极管来实现高电压脉冲，不如用晶闸管(可控硅)来实现。
　　普通晶闸管的特性：在没有被触发前，晶闸管中漏电流非常小，几乎可以视为开路。一旦被触发或者晶闸管A、K两端电压上升到超过晶闸管耐压，则晶闸管两端电压急剧降低(降低到数伏特甚至1V多)。如图(2)所示。

            图(2)  普通晶闸管特性曲线 陈坚《电力电子学》p36
　　如果我们用普通晶闸管代替首帖图中各三极管，并选择电源电压稍小于各晶闸管的耐压，那么在各晶闸管未被触发或者击穿时，电源电压将经过上面一行电阻和下面一行电阻对各电容充电，各电容两端电压均等于电源电压。各电容充电完毕后，触发各晶闸管中的第一个，则该晶闸管几乎相当于短路，与其相邻的两个电容串联，串联后的两个电容上的电压施加到第二个晶闸管上，使第二个晶闸管被击穿，第二个晶闸管两端电压降到非常小，几乎相当于短路。于是三个电容串联，三倍电源电压施加到第三个晶闸管上……最终所有晶闸管均近似短路，所有电容串联，对负载施加一个高电压脉冲。

　　当然，所有Marx电路在所有电容对负载放电之后，必须经过一段比较长的时间，各电容才能够经由各电阻充电到稳定数值，此时再触发，即可开始另一次放电。

明了了明了了