微型觸發開關管的製作方法

2023-06-09 00:12:21 1

專利名稱：微型觸發開關管的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及觸發開關管技術，尤其涉及一種微型觸發開關管。
背景技術：
微型冷陰極觸發開關管為三電極的冷陰極氣體放電脈衝開關管，是一種高電壓、 大功率的高速開關電子器件。其體小質輕，控制方便，性能可靠，具有很短的響應時間。可 應用於高電壓脈衝技術，高能量變換技術，高速脈衝控制技術等領域，例如安全起爆器、高 速飛行中系統的精確控制和定時等。圖1為現有微型冷陰極觸發開關管的結構示意圖。如圖1所示，該觸發開關管包 括管體1，該管體1內設置有陽極2、陰極3和觸發極4，且管體1內充有高氣壓氣體。其 中，陽極2和陰極3均為中空的腔體，該陽極2和陰極3之間的間隙稱為主間隙。當在陽極 2和陰極3之間外加給定的電壓時，管體1內的氣體呈隔離高電壓的絕緣狀態；觸發極4位 於陰極3上的通孔內，該觸發極4與陰極3之間的間隙稱為觸發間隙，當觸發極4外加給定 的脈衝電壓時，觸發間隙先產生脈衝放電，形成脈衝等離子體。由於陽極2和陰極3之間具 有強電場，因此，在兩電極之間強電場的作用下，觸發等離子體中的電荷向與各自極性相反 的方向運動，並產生電離，形成新電荷。這些電荷在向與各自相應的電極方向運動併到達電 極表面之後，就會在兩電極之間形成強脈衝電流，使得兩電極之間的主間隙電阻急劇下降。 當電阻下降到一定值後，兩電極之間的間隙就擊穿，並形成一個強大的脈衝電流，從而使得 觸發管導通。利用該脈衝電流在迴路負載上產生快速的大功率脈衝輸出，就可以達到預期 目的。可以看出，冷陰極觸發開關管的工作原理是冷陰極氣體放電的湯生電子繁流雪崩理 論和米克的流光光柱理論，在管體內達到一定條件時，可以遵守帕邢定律，即氣體中兩個平 行板金屬電極之間的擊穿電壓U與氣體的壓力P和兩電極間距離d的乘積P*d值具有特定 的函數關係。但是，發明人在實現本實用新型的過程中發現，現有冷陰極觸發開關管中觸發間 隙多為氣體介質間隙，觸發間隙的擊穿電壓要求較高，且觸發極放電不穩定，延遲時間較 長，壽命短，影響觸發開關管的工作性能。

實用新型內容本實用新型提供一種微型觸發開關管，可有效降低觸發電壓，提高觸發間隙放電 的穩定性，提高觸發開關管的工作性能。本實用新型提供一種微型觸發開關管，包括管體，所述管體內填充有高氣壓氣體；陰極和陽極，所述陰極和陽極對稱設置在所述管體內，所述陰極的內部為空腔，且 所述陰極上開設有陰極通孔；觸發極，所述觸發極設置在所述陰極通孔內，所述觸發極與所述陰極之間形成有 間隙；[0010]所述觸發極與所述陰極的內壁之間設置有固體介質絕緣子，所述固體介質絕緣子 至少設置在所述間隙與空腔連接處。其中，所述固體介質絕緣子設置在所述觸發極與所述陰極的內壁之間的整體空腔 內。或者，所述固體介質絕緣子設置在所述觸發極與所述陰極的內壁之間靠近所述陽極的 部分空腔內。所述固體介質絕緣子為真空氧化鋁陶瓷製成的絕緣子。所述陰極和陽極的表面為具有預設曲率半徑的球面。所述陰極、陽極和觸發極均為鉬材料製成的電極。所述管體為採用陶瓷金屬密封的管殼。所述觸發開關管內各零部件之間通過二次焊接方式焊接固定。本實用新型提供的微型觸發開關管，通過在陰極與觸發極之間的觸發間隙處設置 固體介質絕緣子，使得觸發間隙放電時形成沿固體介質絕緣子表面的放電，有效降低了觸 發間隙的觸發擊穿電壓，提高觸發放電的穩定性，減少延遲時間，提高觸發開關管的工作特 性。

圖1為現有微型冷陰極觸發開關管的結構示意圖；圖2為本實用新型微型觸發開關管實施例一的結構示意圖；圖3為本實用新型微型觸發開關管實施例二的結構示意圖；圖4為本實用新型微型觸發開關管實施例三的結構示意圖；圖5為圖4中A處的局部放大示意圖。附圖標記1-管體； 2-陽極；3-陰極；4-觸發極；5-固體介質絕緣子；31-陰極通孔。
具體實施方式
為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本實用新 型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描 述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施 例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於 本實用新型保護的範圍。圖2為本實用新型微型觸發開關管實施例一的結構示意圖。如圖2所示，本實施 例微型觸發開關管包括管體1、陽極2、陰極3和觸發極4，其中，管體1內填充有高氣壓氣 體，作為微型觸發開關管的放電介質；陽極2和陰極3對稱設置在管體1的兩端，陰極3的 內部為空腔，且陰極3上開設有陰極通孔31 ；觸發極4設置在該陰極通孔31內，該觸發極 4與陰極3之間形成有間隙，該間隙即為觸發間隙；觸發極4與陰極3的內壁之間設置有固 體介質絕緣子5，且該固體介質絕緣子5至少設置在間隙與空腔連接處，使得陰極3和觸發 極4之間形成的觸發間隙就會與該固體介質絕緣子5接觸。本實施例微型觸發開關管中， 當觸發間隙通電時，觸發極4通過固體介質絕緣子5的表面與陰極3之間形成沿固體介質絕緣子5的表面放電，從而可有效減少觸發極的觸發電壓，提高觸發開關管的工作性能。本實施例中，如圖2所示，固體介質絕緣子5可設置在觸發極4與陰極3的內壁之 間的整體空腔內，這樣即可使得觸發極4和陰極3之間形成的間隙與陰極3的空腔連接處 形成有固體介質絕緣子5，從而在觸發間隙通電時，可形成沿固體介質絕緣子的表面放電； 此外，本實施例中，該固體介質電絕緣子可為真空氧化鋁陶瓷製成的絕緣子，實際應用中， 也可根據需要設置其它材料的固體介質絕緣子。本實施例中，觸發開關管工作時，觸發極4的觸發電壓會沿著固體介質絕緣子5表 面與陰極放電，使得觸發間隙的放電穩定、有效，可有效減少放電延遲時間及分散性，即各 次延遲時間之間的變化，降低觸發間隙的放電電壓，使得觸發極4可在2500V時可靠觸發， 提高觸發開關管的工作性能。本實施例中，管體1為採用陶瓷金屬材料的密封體，其結構堅固，密封性能好，可 經得住較強的機械振動和強烈的衝擊，同時也可適用於較大加速度和較大溫差的環境，使 得觸發開關管具有較強的環境適用性和高可靠性。本實施中，通過採用陶瓷金屬材料作 殼體，可有效減少管體的體積，管體的直徑為8mm，長為IOmm ；管體質量較輕，重量不大於 3. lg，從而減少觸發開關管的整體體積和重量；而且，採用陶瓷金屬材料作為管體，可使得 觸發管的自擊穿電壓達到3. 5KV以上，有效提高了觸發開關管的工作性能。本實施例中，陽極2、陰極3和觸發極4均為採用耐高溫的難熔金屬材料鉬製成的 電極，使得電極具有較強的耐高溫電弧的衝刷能力，高溫時的蒸氣壓很低，濺散很小，不易 熔融，具有較高的放電穩定性，可有效提高觸發開關管的使用壽命。本實施例中，陽極2和陰極3均為採用表面具有預設曲率半徑的球面電極，且該球 面趨近於羅柯夫斯基表面。當陽極2和陰極3之間施加電壓時，可使得陽極2和陰極3之 間的主間隙電場類似為均勻電場，從而可有效提高觸發開關管工作的穩定性和一致性，減 少觸發開關管的響應時間，提高觸發開關管的使用壽命，提高觸發開關管工作的可靠性。本實施例中，填充在管體1內的高氣壓氣體可採用高耐壓強度、高純度、物理化學 性能穩定的氣體，例如氦、氬、氪、氮，或者混合氣體等，以提高觸發開關管工作的穩定性和 可靠性，提高觸發開關管的使用壽命，使得觸發開關管具有較好的放電穩定性，提高自擊穿 電壓一致性，提高觸發管工作的高可靠性。本實施例中，觸發管內的各零部件之間可採用二次焊接方式焊接固定在一起，以 提高觸發管內各零部件之間連接的可靠性和穩定性，提高觸發管的整體性能。本實施例微型觸發開關管具有較寬的工作電壓範圍、較大的工作電流、較小的時 間延遲、較長的使用壽命，工作性能穩定、高可靠，可應用於高速飛行裝置的精確點火和定 時控制。綜上，本實用新型提供的微型觸發開關管，通過在陰極與觸發極之間的觸發間隙 設置固體介質絕緣子，形成固體介質絕緣間隙，使得觸發間隙放電時形成沿固體絕緣子表 面的放電，有效降低了觸發極的觸發電壓，提高觸發放電的穩定性，減少延遲時間。加之鉬 電極和氣體的選用，可有效提高觸發開關管的工作性能。圖3為本實用新型微型觸發開關管實施例二的結構示意圖。與上述圖2所示實施 例技術方案不同的是，本實施例中，如圖3所示，固體介質絕緣子5可設置在觸發極4與陰 極3的內壁之間，靠近陽極2的部分空腔內，同樣可在觸發極4和陰極3之間形成的間隙與陰極3的空腔連接處形成有固體介質絕緣子5，使得觸發間隙通電時，可形成沿固體介質絕 緣子的表面放電。圖4為本實用新型微型觸發開關管實施例三的結構示意圖；圖5為圖4中A處的 局部放大示意圖。與上述圖2所示實施例技術方案不同的是，本實施例中，如圖4和圖5所 示，固體介質絕緣子5可設孩子在觸發極4與陰極3之間的間隙內，同樣可在觸發極4和陰 極3之間形成的間隙與陰極3的空腔連接處形成有固體介質絕緣子5，使得觸發間隙通電 時，可形成沿固體介質絕緣子的表面放電。最後應說明的是以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案，而非對其限制； 儘管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解: 其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等 同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本實用新型各實施例技術 方案的精神和範圍。
權利要求1.一種微型觸發開關管，其特徵在於，包括 管體，所述管體內填充有高氣壓氣體；陰極和陽極，所述陰極和陽極對稱設置在所述管體內，所述陰極的內部為空腔，且所述 陰極上開設有陰極通孔；觸發極，所述觸發極設置在所述陰極通孔內，所述觸發極與所述陰極之間形成有間隙；其特徵在於，所述觸發極與所述陰極的內壁之間設置有固體介質絕緣子，所述固體介 質絕緣子至少設置在所述間隙與空腔連接處。
2.根據權利要求1所述的微型觸發開關管，其特徵在於，所述固體介質絕緣子設置在 所述觸發極與所述陰極的內壁之間的整體空腔內。
3.根據權利要求1所述的微型觸發開關管，其特徵在於，所述固體介質絕緣子設置在 所述觸發極與所述陰極的內壁之間靠近所述陽極的部分空腔內。
4.根據權利要求1、2或3所述的微型觸發開關管，其特徵在於，所述固體介質絕緣子為 真空氧化鋁陶瓷製成的絕緣子。
5.根據權利要求4所述的微型觸發開關管，其特徵在於，所述陰極和陽極的表面為具 有預設曲率半徑的球面。
6.根據權利要求4所述的微型觸發開關管，其特徵在於，所述陰極、陽極和觸發極均為 鉬材料製成的電極。
7.根據權利要求4所述的微型觸發開關管，其特徵在於，所述管體為採用陶瓷金屬密 封的管殼。
8.根據權利要求4所述的微型觸發開關管，其特徵在於，所述觸發開關管內各零部件 之間通過二次焊接方式焊接固定。
專利摘要本實用新型公開了一種微型觸發開關管。該觸發開關管包括管體，所述管體內填充有高氣壓氣體；陰極和陽極，所述陰極和陽極對稱設置在所述管體內，所述陰極的中部為空腔，且所述陰極上開設有陰極通孔；觸發極，所述觸發極設置在所述陰極通孔內，所述觸發極與陰極之間形成有間隙；所述觸發極與所述陰極的內壁之間設置有固體介質絕緣子，所述固體介質絕緣子至少設置在所述間隙與空腔連接處。本實用新型技術方案微型觸發開關管具有較低的觸發電壓，有效提高了觸發開關管的觸發穩定性，延遲時間短，工作穩定性和一致性好，可靠性高。
文檔編號H03K17/52GK201887736SQ201020688040
公開日2011年6月29日 申請日期2010年12月29日 優先權日2010年12月29日
發明者周志偉 申請人:京東方科技集團股份有限公司, 北京京東方真空技術有限公司