專利名稱：微型觸發(fā)開關(guān)管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及觸發(fā)開關(guān)管技術(shù)，尤其涉及一種微型觸發(fā)開關(guān)管。
背景技術(shù)：
微型冷陰極觸發(fā)開關(guān)管為三電極的冷陰極氣體放電脈沖開關(guān)管，是一種高電壓、 大功率的高速開關(guān)電子器件。其體小質(zhì)輕，控制方便，性能可靠，具有很短的響應(yīng)時(shí)間?？?應(yīng)用于高電壓脈沖技術(shù)，高能量變換技術(shù)，高速脈沖控制技術(shù)等領(lǐng)域，例如安全起爆器、高 速飛行中系統(tǒng)的精確控制和定時(shí)等。圖1為現(xiàn)有微型冷陰極觸發(fā)開關(guān)管的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，該觸發(fā)開關(guān)管包 括管體1，該管體1內(nèi)設(shè)置有陽極2、陰極3和觸發(fā)極4，且管體1內(nèi)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(dāng)在陽極 2和陰極3之間外加給定的電壓時(shí)，管體1內(nèi)的氣體呈隔離高電壓的絕緣狀態(tài)；觸發(fā)極4位 于陰極3上的通孔內(nèi)，該觸發(fā)極4與陰極3之間的間隙稱為觸發(fā)間隙，當(dāng)觸發(fā)極4外加給定 的脈沖電壓時(shí)，觸發(fā)間隙先產(chǎn)生脈沖放電，形成脈沖等離子體。由于陽極2和陰極3之間具 有強(qiáng)電場(chǎng)，因此，在兩電極之間強(qiáng)電場(chǎng)的作用下，觸發(fā)等離子體中的電荷向與各自極性相反 的方向運(yùn)動(dòng)，并產(chǎn)生電離，形成新電荷。這些電荷在向與各自相應(yīng)的電極方向運(yùn)動(dòng)并到達(dá)電 極表面之后，就會(huì)在兩電極之間形成強(qiáng)脈沖電流，使得兩電極之間的主間隙電阻急劇下降。 當(dāng)電阻下降到一定值后，兩電極之間的間隙就擊穿，并形成一個(gè)強(qiáng)大的脈沖電流，從而使得 觸發(fā)管導(dǎo)通。利用該脈沖電流在回路負(fù)載上產(chǎn)生快速的大功率脈沖輸出，就可以達(dá)到預(yù)期 目的?？梢钥闯?，冷陰極觸發(fā)開關(guān)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(nèi)達(dá)到一定條件時(shí)，可以遵守帕邢定律，即氣體中兩個(gè)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(shù)關(guān)系。但是，發(fā)明人在實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的過程中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有冷陰極觸發(fā)開關(guān)管中觸發(fā)間 隙多為氣體介質(zhì)間隙，觸發(fā)間隙的擊穿電壓要求較高，且觸發(fā)極放電不穩(wěn)定，延遲時(shí)間較 長(zhǎng)，壽命短，影響觸發(fā)開關(guān)管的工作性能。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提供一種微型觸發(fā)開關(guān)管，可有效降低觸發(fā)電壓，提高觸發(fā)間隙放電 的穩(wěn)定性，提高觸發(fā)開關(guān)管的工作性能。本實(shí)用新型提供一種微型觸發(fā)開關(guān)管，包括管體，所述管體內(nèi)填充有高氣壓氣體；陰極和陽極，所述陰極和陽極對(duì)稱設(shè)置在所述管體內(nèi)，所述陰極的內(nèi)部為空腔，且 所述陰極上開設(shè)有陰極通孔；觸發(fā)極，所述觸發(fā)極設(shè)置在所述陰極通孔內(nèi)，所述觸發(fā)極與所述陰極之間形成有 間隙；[0010]所述觸發(fā)極與所述陰極的內(nèi)壁之間設(shè)置有固體介質(zhì)絕緣子，所述固體介質(zhì)絕緣子 至少設(shè)置在所述間隙與空腔連接處。其中，所述固體介質(zhì)絕緣子設(shè)置在所述觸發(fā)極與所述陰極的內(nèi)壁之間的整體空腔 內(nèi)?；蛘?，所述固體介質(zhì)絕緣子設(shè)置在所述觸發(fā)極與所述陰極的內(nèi)壁之間靠近所述陽極的 部分空腔內(nèi)。所述固體介質(zhì)絕緣子為真空氧化鋁陶瓷制成的絕緣子。所述陰極和陽極的表面為具有預(yù)設(shè)曲率半徑的球面。所述陰極、陽極和觸發(fā)極均為鉬材料制成的電極。所述管體為采用陶瓷金屬密封的管殼。所述觸發(fā)開關(guān)管內(nèi)各零部件之間通過二次焊接方式焊接固定。本實(shí)用新型提供的微型觸發(fā)開關(guān)管，通過在陰極與觸發(fā)極之間的觸發(fā)間隙處設(shè)置 固體介質(zhì)絕緣子，使得觸發(fā)間隙放電時(shí)形成沿固體介質(zhì)絕緣子表面的放電，有效降低了觸 發(fā)間隙的觸發(fā)擊穿電壓，提高觸發(fā)放電的穩(wěn)定性，減少延遲時(shí)間，提高觸發(fā)開關(guān)管的工作特 性。

圖1為現(xiàn)有微型冷陰極觸發(fā)開關(guān)管的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型微型觸發(fā)開關(guān)管實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型微型觸發(fā)開關(guān)管實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實(shí)用新型微型觸發(fā)開關(guān)管實(shí)施例三的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為圖4中A處的局部放大示意圖。附圖標(biāo)記1-管體； 2-陽極；3-陰極；4-觸發(fā)極；5-固體介質(zhì)絕緣子；31-陰極通孔。
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本實(shí)用新 型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描 述的實(shí)施例是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施 例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于 本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。圖2為本實(shí)用新型微型觸發(fā)開關(guān)管實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，本實(shí)施 例微型觸發(fā)開關(guān)管包括管體1、陽極2、陰極3和觸發(fā)極4，其中，管體1內(nèi)填充有高氣壓氣 體，作為微型觸發(fā)開關(guān)管的放電介質(zhì)；陽極2和陰極3對(duì)稱設(shè)置在管體1的兩端，陰極3的 內(nèi)部為空腔，且陰極3上開設(shè)有陰極通孔31 ；觸發(fā)極4設(shè)置在該陰極通孔31內(nèi)，該觸發(fā)極 4與陰極3之間形成有間隙，該間隙即為觸發(fā)間隙；觸發(fā)極4與陰極3的內(nèi)壁之間設(shè)置有固 體介質(zhì)絕緣子5，且該固體介質(zhì)絕緣子5至少設(shè)置在間隙與空腔連接處，使得陰極3和觸發(fā) 極4之間形成的觸發(fā)間隙就會(huì)與該固體介質(zhì)絕緣子5接觸。本實(shí)施例微型觸發(fā)開關(guān)管中， 當(dāng)觸發(fā)間隙通電時(shí)，觸發(fā)極4通過固體介質(zhì)絕緣子5的表面與陰極3之間形成沿固體介質(zhì)絕緣子5的表面放電，從而可有效減少觸發(fā)極的觸發(fā)電壓，提高觸發(fā)開關(guān)管的工作性能。本實(shí)施例中，如圖2所示，固體介質(zhì)絕緣子5可設(shè)置在觸發(fā)極4與陰極3的內(nèi)壁之 間的整體空腔內(nèi)，這樣即可使得觸發(fā)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(zhì)絕緣子5，從而在觸發(fā)間隙通電時(shí)，可形成沿固體介質(zhì)絕緣子的表面放電； 此外，本實(shí)施例中，該固體介質(zhì)電絕緣子可為真空氧化鋁陶瓷制成的絕緣子，實(shí)際應(yīng)用中， 也可根據(jù)需要設(shè)置其它材料的固體介質(zhì)絕緣子。本實(shí)施例中，觸發(fā)開關(guān)管工作時(shí)，觸發(fā)極4的觸發(fā)電壓會(huì)沿著固體介質(zhì)絕緣子5表 面與陰極放電，使得觸發(fā)間隙的放電穩(wěn)定、有效，可有效減少放電延遲時(shí)間及分散性，即各 次延遲時(shí)間之間的變化，降低觸發(fā)間隙的放電電壓，使得觸發(fā)極4可在2500V時(shí)可靠觸發(fā)， 提高觸發(fā)開關(guān)管的工作性能。本實(shí)施例中，管體1為采用陶瓷金屬材料的密封體，其結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，密封性能好，可 經(jīng)得住較強(qiáng)的機(jī)械振動(dòng)和強(qiáng)烈的沖擊，同時(shí)也可適用于較大加速度和較大溫差的環(huán)境，使 得觸發(fā)開關(guān)管具有較強(qiáng)的環(huán)境適用性和高可靠性。本實(shí)施中，通過采用陶瓷金屬材料作 殼體，可有效減少管體的體積，管體的直徑為8mm，長(zhǎng)為IOmm ；管體質(zhì)量較輕，重量不大于 3. lg，從而減少觸發(fā)開關(guān)管的整體體積和重量；而且，采用陶瓷金屬材料作為管體，可使得 觸發(fā)管的自擊穿電壓達(dá)到3. 5KV以上，有效提高了觸發(fā)開關(guān)管的工作性能。本實(shí)施例中，陽極2、陰極3和觸發(fā)極4均為采用耐高溫的難熔金屬材料鉬制成的 電極，使得電極具有較強(qiáng)的耐高溫電弧的沖刷能力，高溫時(shí)的蒸氣壓很低，濺散很小，不易 熔融，具有較高的放電穩(wěn)定性，可有效提高觸發(fā)開關(guān)管的使用壽命。本實(shí)施例中，陽極2和陰極3均為采用表面具有預(yù)設(shè)曲率半徑的球面電極，且該球 面趨近于羅柯夫斯基表面。當(dāng)陽極2和陰極3之間施加電壓時(shí)，可使得陽極2和陰極3之 間的主間隙電場(chǎng)類似為均勻電場(chǎng)，從而可有效提高觸發(fā)開關(guān)管工作的穩(wěn)定性和一致性，減 少觸發(fā)開關(guān)管的響應(yīng)時(shí)間，提高觸發(fā)開關(guān)管的使用壽命，提高觸發(fā)開關(guān)管工作的可靠性。本實(shí)施例中，填充在管體1內(nèi)的高氣壓氣體可采用高耐壓強(qiáng)度、高純度、物理化學(xué) 性能穩(wěn)定的氣體，例如氦、氬、氪、氮，或者混合氣體等，以提高觸發(fā)開關(guān)管工作的穩(wěn)定性和 可靠性，提高觸發(fā)開關(guān)管的使用壽命，使得觸發(fā)開關(guān)管具有較好的放電穩(wěn)定性，提高自擊穿 電壓一致性，提高觸發(fā)管工作的高可靠性。本實(shí)施例中，觸發(fā)管內(nèi)的各零部件之間可采用二次焊接方式焊接固定在一起，以 提高觸發(fā)管內(nèi)各零部件之間連接的可靠性和穩(wěn)定性，提高觸發(fā)管的整體性能。本實(shí)施例微型觸發(fā)開關(guān)管具有較寬的工作電壓范圍、較大的工作電流、較小的時(shí) 間延遲、較長(zhǎng)的使用壽命，工作性能穩(wěn)定、高可靠，可應(yīng)用于高速飛行裝置的精確點(diǎn)火和定 時(shí)控制。綜上，本實(shí)用新型提供的微型觸發(fā)開關(guān)管，通過在陰極與觸發(fā)極之間的觸發(fā)間隙 設(shè)置固體介質(zhì)絕緣子，形成固體介質(zhì)絕緣間隙，使得觸發(fā)間隙放電時(shí)形成沿固體絕緣子表 面的放電，有效降低了觸發(fā)極的觸發(fā)電壓，提高觸發(fā)放電的穩(wěn)定性，減少延遲時(shí)間。加之鉬 電極和氣體的選用，可有效提高觸發(fā)開關(guān)管的工作性能。圖3為本實(shí)用新型微型觸發(fā)開關(guān)管實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。與上述圖2所示實(shí)施 例技術(shù)方案不同的是，本實(shí)施例中，如圖3所示，固體介質(zhì)絕緣子5可設(shè)置在觸發(fā)極4與陰 極3的內(nèi)壁之間，靠近陽極2的部分空腔內(nèi)，同樣可在觸發(fā)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(zhì)絕緣子5，使得觸發(fā)間隙通電時(shí)，可形成沿固體介質(zhì)絕 緣子的表面放電。圖4為本實(shí)用新型微型觸發(fā)開關(guān)管實(shí)施例三的結(jié)構(gòu)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(shí)施例技術(shù)方案不同的是，本實(shí)施例中，如圖4和圖5所 示，固體介質(zhì)絕緣子5可設(shè)孩子在觸發(fā)極4與陰極3之間的間隙內(nèi)，同樣可在觸發(fā)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(zhì)絕緣子5，使得觸發(fā)間隙通電 時(shí)，可形成沿固體介質(zhì)絕緣子的表面放電。最后應(yīng)說明的是以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制； 盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解: 其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等 同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實(shí)用新型各實(shí)施例技術(shù) 方案的精神和范圍。
權(quán)利要求1.一種微型觸發(fā)開關(guān)管，其特征在于，包括 管體，所述管體內(nèi)填充有高氣壓氣體；陰極和陽極，所述陰極和陽極對(duì)稱設(shè)置在所述管體內(nèi)，所述陰極的內(nèi)部為空腔，且所述 陰極上開設(shè)有陰極通孔；觸發(fā)極，所述觸發(fā)極設(shè)置在所述陰極通孔內(nèi)，所述觸發(fā)極與所述陰極之間形成有間隙；其特征在于，所述觸發(fā)極與所述陰極的內(nèi)壁之間設(shè)置有固體介質(zhì)絕緣子，所述固體介 質(zhì)絕緣子至少設(shè)置在所述間隙與空腔連接處。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型觸發(fā)開關(guān)管，其特征在于，所述固體介質(zhì)絕緣子設(shè)置在 所述觸發(fā)極與所述陰極的內(nèi)壁之間的整體空腔內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型觸發(fā)開關(guān)管，其特征在于，所述固體介質(zhì)絕緣子設(shè)置在 所述觸發(fā)極與所述陰極的內(nèi)壁之間靠近所述陽極的部分空腔內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的微型觸發(fā)開關(guān)管，其特征在于，所述固體介質(zhì)絕緣子為 真空氧化鋁陶瓷制成的絕緣子。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微型觸發(fā)開關(guān)管，其特征在于，所述陰極和陽極的表面為具 有預(yù)設(shè)曲率半徑的球面。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微型觸發(fā)開關(guān)管，其特征在于，所述陰極、陽極和觸發(fā)極均為 鉬材料制成的電極。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微型觸發(fā)開關(guān)管，其特征在于，所述管體為采用陶瓷金屬密 封的管殼。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微型觸發(fā)開關(guān)管，其特征在于，所述觸發(fā)開關(guān)管內(nèi)各零部件 之間通過二次焊接方式焊接固定。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種微型觸發(fā)開關(guān)管。該觸發(fā)開關(guān)管包括管體，所述管體內(nèi)填充有高氣壓氣體；陰極和陽極，所述陰極和陽極對(duì)稱設(shè)置在所述管體內(nèi)，所述陰極的中部為空腔，且所述陰極上開設(shè)有陰極通孔；觸發(fā)極，所述觸發(fā)極設(shè)置在所述陰極通孔內(nèi)，所述觸發(fā)極與陰極之間形成有間隙；所述觸發(fā)極與所述陰極的內(nèi)壁之間設(shè)置有固體介質(zhì)絕緣子，所述固體介質(zhì)絕緣子至少設(shè)置在所述間隙與空腔連接處。本實(shí)用新型技術(shù)方案微型觸發(fā)開關(guān)管具有較低的觸發(fā)電壓，有效提高了觸發(fā)開關(guān)管的觸發(fā)穩(wěn)定性，延遲時(shí)間短，工作穩(wěn)定性和一致性好，可靠性高。
文檔編號(hào)H03K17/52GK201887736SQ201020688040
公開日2011年6月29日 申請(qǐng)日期2010年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月29日
發(fā)明者周志偉 申請(qǐng)人:京東方科技集團(tuán)股份有限公司, 北京京東方真空技術(shù)有限公司