專利名稱：超高壓脈沖整流硅堆的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高頻整流技術(shù)。
背景技術(shù)：
眾所周知，硅堆通常用在頻率比較低的情況下，絕大部分用作整流。隨著電力電子 學等的發(fā)展，超高壓脈沖整流硅堆有廣泛的需求。但是，硅堆的工作電壓和頻率是相互制約 的，工作電壓高的硅堆頻率低，頻率高的硅堆工作電壓又低，二者不能兼顧。通常，100kV以 上的硅堆只能工作在10kHz以下，不能實現(xiàn)MHz脈沖的整流。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種用于超高壓快脈沖整流的新型脈沖硅 堆。 本發(fā)明解決所述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是，超高壓脈沖整流硅堆，其特征在于， 包括串聯(lián)的多個二極管層，每個二極管層由多個并聯(lián)在上下兩塊金屬板之間的二極管構(gòu) 成，每個二極管層還并聯(lián)有均壓電容。 進一步的，在層間金屬板的邊緣設置有勻場環(huán)。相鄰的二極管層可以共用一塊金 屬板。 或者，所述金屬板為印刷電路板的金屬薄板，相鄰的二極管層共用一塊雙面印刷 電路板。 更進一步的，金屬板為圓形，每個二極管層的二極管為圓柱狀分布，二極管和金屬 板的連接點在金屬板的邊緣，均壓電容和金屬板的連接點在金屬板中心。所述勻場環(huán)為金 屬環(huán)。 本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明的硅堆能夠在100ns以內(nèi)，對300kV及以下的猝發(fā)脈 沖實現(xiàn)有效關(guān)斷，從而阻隔反向電壓，可以工作在lOMHz及以內(nèi)頻率，解決了高壓、高頻整 流的問題。本發(fā)明的超高壓脈沖整流硅堆能夠達到的主要技術(shù)指標為
VKKM = 300kV， IK《100 ii A ;
IF(AV) = 2A， VF < 600V ;
trr《100ns 。 以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步的說明。


圖1是本發(fā)明的整體示意圖。 圖2是本發(fā)明的每一層的器件分布示意圖。圖2中，僅表示二極管和電容的連接 點在電路板上的位置，二極管均勻分布在邊緣，故并未畫出全部二極管，僅以一個示例。
圖3是使用本發(fā)明硅堆產(chǎn)生多脈沖的使用實例示意圖。 圖中，l) 二極管，2)均壓電容，3)勻場環(huán)，4)圓片雙面印刷電路板，5)連接柱，6)
3第1個超高壓脈沖整流硅堆，7)第1個超高壓單脈沖，8)第2個超高壓脈沖整流硅堆，9)第 2個超高壓單脈沖，10)第n個超高壓單脈沖，ll)第n個超高壓單脈沖，12)超高壓多脈沖。
具體實施例方式
參見圖1-2。 本實施方式的整體思路是 1.對組裝硅堆的二極管進行選型。二極管的反向耐壓V皿要求10kV以上，反向恢 復時間t 《70ns ; 2.串聯(lián)技術(shù)。多個二極管通過串聯(lián)形成一個300千伏的超高壓硅堆。由于多級 串聯(lián)分布參數(shù)的存在，必然造成在高頻情況下電壓分布不均，導致某些二極管過壓擊穿，因 此，硅堆內(nèi)部級間采取額外的電容均壓措施，以使得每部分的硅堆都能承擔接近一致的電 壓； 3.并聯(lián)技術(shù)。多個二極管通過并聯(lián)實現(xiàn)2A的正向電流，根據(jù)硅堆的正向電流指標 和單個二極管的正向電流來確定二極管并聯(lián)數(shù)量。并聯(lián)的二極管應該技術(shù)參數(shù)盡量一致， 以保證并聯(lián)的各個二極管通過相近的電流。 本發(fā)明包括串聯(lián)的多個二極管層，每個二極管層由多個并聯(lián)在上下兩塊金屬板之 間的二極管1構(gòu)成，每個二極管層還并聯(lián)有均壓電容2?？紤]到高壓狀態(tài)下電路板或者金屬 板的尖銳邊緣可能出現(xiàn)放電，在邊緣部分設置有表面平滑的勻場環(huán)3。 實施例1 :本實施例的金屬板采用雙面印刷電路板上的金屬薄板。二極管按照實
際需求的并聯(lián)數(shù)量在圓片雙面印刷電路板4的外圍均布焊接，中心部分焊接均壓電容2，每
層為圓柱狀，整體亦為圓柱狀。圓片雙面印刷電路板4邊緣加勻場環(huán)3勻化局部場強，串聯(lián)
級數(shù)依據(jù)需求的工作電壓確定。雙面印刷電路板兩面的金屬薄板導通。 實施例2 :本實施例與實施例1的區(qū)別是，金屬板采用整塊金屬板，相鄰兩層的二
極管和電容共用一塊金屬板。 將本發(fā)明的多個超高壓脈沖整流硅堆并聯(lián)，可以達到脈沖合成的目的，如圖3。首 先，第1個超高壓單脈沖7通過第1個超高壓脈沖整流硅堆6輸送到負載，這時除第1個硅 堆導通外其它的硅堆反向關(guān)斷；然后，第2個超高壓單脈沖9通過第2個超高壓脈沖整流硅 堆8輸送到負載，這時除第2個硅堆導通外其它的硅堆反向關(guān)斷；以此類推，第n個超高壓 單脈沖ll通過第n個超高壓脈沖整流硅堆10輸送到負載，這時除第n個硅堆導通外其它 的硅堆反向關(guān)斷，依據(jù)超高壓脈沖整流硅堆的參數(shù)，每個脈沖間的間隔不小于100ns，最終 在負載上即可得到高重復率的超高壓多脈沖12。
權(quán)利要求
超高壓脈沖整流硅堆，其特征在于，包括串聯(lián)的多個二極管層，每個二極管層由多個并聯(lián)在上下兩塊金屬板之間的二極管(1)構(gòu)成，每個二極管層還并聯(lián)有均壓電容(2)。
2. 如權(quán)利要求1所述的超高壓脈沖整流硅堆，其特征在于，在層間金屬板的邊緣設置有勻場環(huán)(3)。
3. 如權(quán)利要求1所述的超高壓脈沖整流硅堆，其特征在于，相鄰的二極管層共用一塊金屬板。
4. 如權(quán)利要求1所述的超高壓脈沖整流硅堆，其特征在于，所述金屬板為印刷電路板的金屬薄板，相鄰的二極管層共用一塊雙面印刷電路板。
5. 如權(quán)利要求1所述的超高壓脈沖整流硅堆，其特征在于，金屬板為圓形，每個二極管層的二極管為圓柱狀分布，二極管和金屬板的連接點在金屬板的邊緣，均壓電容和金屬板的連接點在金屬板中心。
6. 如權(quán)利要求2所述的超高壓脈沖整流硅堆，其特征在于，所述勻場環(huán)(3)為金屬環(huán)。
全文摘要
超高壓脈沖整流硅堆，涉及高頻整流技術(shù)。本發(fā)明包括串聯(lián)的多個二極管層，每個二極管層由多個并聯(lián)在上下兩塊金屬板之間的二極管構(gòu)成，每個二極管層還并聯(lián)有均壓電容。本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明的硅堆能夠在100ns以內(nèi)，對300kV及以下的猝發(fā)脈沖實現(xiàn)有效關(guān)斷，從而阻隔反向電壓，可以工作在10MHz及以內(nèi)頻率，解決了高壓、高頻整流的問題。
文檔編號H01L25/00GK101740555SQ200910265008
公開日2010年6月16日 申請日期2009年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月28日
發(fā)明者李勁, 李欣, 李 遠, 鄭容峰 申請人:中國工程物理研究院流體物理研究所