用于电子加速器的串联二极管退化问题研究

白天旭， 张小玲， 谢雪松， 王伟岩

（北京工业大学信息学部， 北京 100124）

0 引言

电子加速器是利用电磁场将正负电子、 质子和轻重离子等带电粒子加速的装置。 人们起初利用电子加速器来探索原子结构， 而现在它的应用已经涉及方方面面， 例如： 工业方面的工业探伤、辐照加工； 农业方面的良种培育、 食品辐照保鲜；医疗方面的放射治疗、 医疗设备杀菌等等[1]。

串联二极管是高压电子加速器产生高电压的主要结构， 为了获得高电压， 常常将数十个甚至几百个二极管串联起来使用。 由于电路中寄生参数影响和二极管本身参数的不均匀性， 会使得串联的二极管之间的电压分布不均匀， 一旦有一只二极管被击穿， 就会导致其他二极管被连锁击穿[2-3]。因此提高串联二极管的可靠性是一个重要议题。

文献[3] 详细地分析了串联二极管反向运行时的等效电路， 认为电路中的分布电容是产生电压不均的主要因素； 文献[4-5] 研究了串联的二极管静态和动态工作时电压不均的原因， 其采用并联均压电阻和均压电容的方法来进行电压均衡；文献[6] 研究了机械振动、 负载特性和二极管参数对串联二极管的影响， 得到故障由感性负载特性和二极管的反向恢复特性不一致等因素共同导致； 文献[7-8] 都认为串联二极管动态工作时的电压不均是由于二极管反向恢复特性的不一致性所导致。

虽然人们已经对串联二极管进行了一些研究，但是只从电路的角度进行分析， 给出电压、 电流的分配情况， 以及对电压不均匀的问题进行解决。……