彭亚斌，梁 琳，余岳辉

(华中科技大学电子科学与技术系，武汉市 430074)

引言

自1978年澳大利亚国立大学R.A.Marshall小组采用550 MJ单极发电机将3 g聚碳酸脂弹丸加速至5.9 km/s以来，电磁发射一直是各国重点发展的脉冲功率技术研究课题[1]。高功率脉冲电源和脉冲开关是电磁发射的关键技术之一。火花隙开关、真空开关等具有导通电流大、电压耐量高等优点，火花隙开关可导通峰值为200 kA的脉冲电流，但是电极烧蚀使其使用寿命较短[2]。半导体功率器件具有稳定性好、寿命长、换流损耗低等优点，在电磁发射脉冲电源中的应用日益增加[3]。

由前苏联科学家I.V.Grehov研制的大功率高速半导体开关反向开关晶体管 (Reversely Switched Dynistor,RSD)基于可控等离子体层换流原理，采用反向预充方式，可实现芯片全面积均匀导通，理论上可无限串联，多只RSD器件串并联组成的开关共用一个预充电路，可实现RSD同步开通[4-6]。国内相关研究机构深入研究了RSD的开通机理[7,8]，获得了RSD物理模型的有限差分解析式，在MATLAB中建立了RSD器件仿真模型[9]，分析了预充电荷对RSD开通特性的影响[10]，进行了RSD应用电路的初步探索[11,12]。

本文分析了RSD的直接预充、谐振预充和变压器升压预充等三种预充电路，设计了10 kV试验电路，对自主研制的15 kV RSD脉冲开关进行了大电流换流特性测试。

1 RSD导通原理

RSD器件结构如图1所示，RSD芯片由几千至数万个非对称晶闸管单元和晶体管单元交替并联组成，p+为超薄发射区。C0，CC分别为主放电电容、反向预充电容，L为可饱和电感（磁开关），Zload为负载，KC为预充回路开关。……