Многозазорный разрядник Советский патент 1980 года по МПК H01J17/04 

(54) МНОГОЗАЗОРНЫЙ РАЗРЯДНИК Изобретение относится к газоразрядным приборам и может использовать ся, например, для коммутации токов большой амплитуды в генераторах высоковольтных наносекундных импульсов . Известны разрядники, используелвле в качестве коммутаторов тока, имеющие два метёшлических электрода, от стоящих один от другого на определенном расстоянии, и один или несколько поджигающих электродов (IJ. Подобные разрядники имеют следую щие недостатки: 1. Сравнительно небольшой срок J -Н СЦЭ Г1И 1 CJl-lJ П , n v /rf«fc A -..- -сслужбы ( вклйчёнйй), обуслов ленный, главным образом, распылением материала электродов из-за искро вого характера пробоя промежутков. 2.Невысокую предельную рабочую частоту включений, ограничиваемую локальным перегревом газа в искровы промежутках, 3.Необходимость заполнения разрядника газом при больших давлениях (порядка десятков атмосфер) для обе печения короткого времени коммутации (10 с) . Известен многозазорный разрядник содержащий оболочку, ограничивающую разрядное пространство, и систему металлических электродов, разделенных газовыми промежуткг1ми 2 . Эта конструкция позволяет получить небольшие времена коммутации при давлениях газа порядка атмосферного. Недостатки разрядника - распыление электродов и перегрев газа - связаны с искровым характером пробоя промежутков. Кроме того, индуктивность искры ограничивает минимальную величину времени коммутации разрядника. Все это снижает предельную частоту включений и срок службы разрядника. Цель изобретения - увеличение предельной рабочей частоты включений и срока службы. Поставленная цель достигается тем, что между метгиплическими электродами расположены дополнительные электроды из резистивного материала, удельное сопротивление которого выбрано согласно неравенству , 20 р (0,01 f 0,1) , где S - удельное сопротивление резистивного материала, Ом.см; напряжение пробоя разрядника JP - ток разряда; число дополнительных резистивных электродов; - толщина реэистивного электр да в направлении разряда; S - площадь рабочего поперечног сечения дополнительного резистивного электрода. Приведенные граничные условия получены экспериментально. Они обусловлены тем, что вне обозначенного диапазона газовый разряд является искровым с присущими ему недостатками: высокой плотностью тока и бол шой индуктивностью, приводящими к снижению рабочей частоты срабатывани разрядника. При S 20 Ом.см через дополнительный резистивный электрод начина ется каскадный искровой разпяд. При р (0,01 -0,1) % S/JpnK ограничивается разрядный ток, что приводит к неоправданным потерям и снижению КПД устройства. Введение дополнительных электродов создает условия для диффузного пробоя газовых промежутков. Так как при этом обеспечивается равномернос пробоя по всей площади электродов, плотность разрядного тока резко уменьшается, что существенно снижае распыление электродов и увеличивает срок службы устройства. Газ Е прост ранствах между электродами нагревается значительно меньше, чем при искровом характере пробоя, что позв ляет увеличить рабочую частоту вклю чений. Диффузный характер пробоя приводит также к снижению индуктивности разрядника, что уменьшает время коммутации. Предлагаемый разрядник представлен ма чертеже. В корпусе 1 разрядника расположены металлические электроды 2-5 и резистивные электроды 6, разделенны изоляторами 7. ЦЗтуцер 8 предназначе для напуска газа в корпус. Электрод 2 служит анодом, электрод ,4 - катодом, электрод 5 - поджигеиощий. Разрядник работает следующим образом. В исходном положении на анод подано высокое напряжение положительной полярности. После подачи на э/гектрод 5 поджигающего импульса напряжения газовые промежутки между электродами пробиваются, замыкая цепь электрической схемы. Экспериментально установлено, чт пробой газового промежутка в описан ной конструкции в диапазоне давлени от нескольких торр до нескольких атмосфер между металлическими и резистивными электродами носит диффузный характер в отличие от искрового пробоя между металлическими электродами. В экспериментгшьном образце рези тивные электроды были изготовлены из германия марки Г1ИО-5-21)0 гв, диаметром 20 см, толщиной 2 см. Удельное сопротивление германия ГМО-5-200гв равно 50 Ом.си. При pd 40 торр-см (р - давление газа разряднике, d - расстояние между электродами) амплитуда импульса тока составила 5 ка при длительности импульса тока 10 с. Испытания показали, что благодаря равномерности пробоя по всей площади электродов резко уменьшается плотность разрядного тока. При указанных параметрах разряда плотность тока j 4 , в то впемя как при искровом пробое при диаметре искры 0,2см j 160. в предложенном разряднике резко снижается распыление электродов, поэтому увеличивается срок его службы. Значительное уменьшение нагрева газа в промежутках позволяет увеличивать рабочую частоту включений. Время коммутации также уменьшается за счет уменыиения индуктивности разрядника в результате равномерного распределения разряда по площади электродов. Формула изобретения Многозазорный разрядник, содержащий оболочку, ограничивающую разрядное пространство, и систему металлических электродов, разделенных газовыми промежутками, о т л и ч а юш и и с я тем, что, с целью увеличения предельной рабочей частоты включений и срока службы, между металлическими электродами расположены дополнительные электроды из резистивного материала, удельное сопротивление которого выбрано согласно неравенстВУ5Unp-S20 р (Г),01тО,1) jp.n.R , где S - удельное сопротивление реггистивного материала; )„„ - напряжение пробоя разрядника;ток разряда; число дополнительных резистивных электродов; толщина резистивного электрода; площадь рабочего попере.чного сечения дополнительных резистивных электродов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Киселев Ю.В.. и др. Искровые разрядники. М. , Советское радио , 1976, с. 39-55. 2.Авторское свидетельство СССР 184342, кл. Н 01 J 17/04, опублик. 1965 (прототип),