Sus requisitos de pulsos cortos, de longitud variable, alto voltaje y alta corriente son difíciles de lograr simultáneamente. No hace falta decir que, para impulsos de alta velocidad, alto voltaje y alta corriente, es imperativo minimizar absolutamente cualquier inductancia o capacitancia parásita en el circuito de conmutación, las conexiones o la carga.
El cascode MOSFET te llevará a, supongo, 50 ns de pulsos y 5 kV a 200 ohmios sin demasiada dificultad. Hay un límite en la cantidad de MOSFET que se pueden apilar razonablemente y aún así tener un buen rendimiento de conmutación y de intercambio de tensión, por lo que los MOSFET tendrán que ser sobre especificados y los tiempos de subida no serán mucho mejores que los 10 ns. El código de caja tampoco se puede apagar rápidamente, por lo que si desea pulsos cuadrados con tiempos de caída bien controlados, probablemente tendrá que usar un diseño push-pull, aunque los P-MOSFET son más lentos de conmutar y difíciles de encontrar con altos voltajes de ruptura. También es posible un accionamiento de compuerta acoplado por transformador, lo que podría reducir los tiempos de apagado de los N-MOSFET o permitir diseños de medio puente H, pero el diseño y la construcción de los transformadores no es fácil. Consulte aquí para ver un ejemplo que logra un rendimiento algo peor del que le interesa, o < a href="http://www.lepo.joinville.udesc.br/_publicacoes/arquivo369.pdf"> here para una discusión sobre el enfoque propuesto en el artículo que vincula y por qué es difícil aplicar en práctica.
Behlke fabrica muchos productos de este tipo general, y aunque algunos de ellos pueden satisfacer sus otros requisitos, ninguno puede lograr pulsos más cortos que alrededor de 50-100ns. La resistencia de estado también es una fracción significativa de su impedancia de carga, y obviamente empeora a medida que más MOSFET se colocan en serie o los dispositivos de mayor voltaje que uno elige.
Un generador de Marx es bueno para impulsos de alto voltaje, alta corriente y aumento rápido, pero la duración del pulso no es fácilmente controlable, y como con todos los dispositivos basados en chispas, la fluctuación de fase podría ser bastante grande a menos que se haga un esfuerzo especial para minimizarlo.
Su única opción seria puede ser algo así como una línea de transmisión Blumlein u otro multiplicador de pulso basado en la línea de transmisión. Aquí hay una página que lo describe, y here y aquí son dos artículos Describiendo generadores de Blumlein multiplicadores de voltaje. Las desventajas son que variar la duración del pulso requiere cambiar la longitud física de la línea de transmisión, y la impedancia de la línea de transmisión debe coincidir con la carga. Dispararlo es un problema en sí mismo, aunque una posibilidad es una chispa activada por láser. De todos modos, estos dispositivos son grandes, pero especialmente una línea de transmisión de 200 ohmios capaz de transportar grandes corrientes y producir anchos de pulso de hasta 100 ns será bastante voluminosa. Posiblemente podría usar líneas de transmisión de 50 ohmios y un transformador de línea de transmisión 4: 1, pero lograr un buen acoplamiento de banda ancha mientras mantiene la inductancia de fuga y la capacitancia entre devanados no es fácil. Una empresa que fabrica dispositivos como este es Barth Electronics .
Si puede relajar el requisito de anchos de pulso variables, puede investigar los controladores de células comerciales de Pockels u otros dispositivos electrónicos similares, que se basan en generadores de Marx de estado sólido. Estos a menudo se limitan a proporcionar pulsos negativos de 5 a 6 kV, porque esto es lo que requieren las células de Pockel y, por lo general, no tienen tiempos de caída rápidos; sin embargo, hay excepciones.
Una de las excepciones que merece una mención especial son las creadas por FID GmbH . Esta empresa fabrica varios productos similares a los que necesita, como FDS 20-10NKN5 . Se basan en un dispositivo especial en modo avalancha, el dinistor de ionización rápida , Eso parece ser casi único para esta compañía, pero que tiene algunas capacidades muy impresionantes. Puede producir un pulso de 10 kV con un tiempo de subida de 20 ps, o un pulso de 1MV (!) Con un tiempo de subida de 1 ns. No tengo conocimiento de ninguna otra tecnología que se acerque a este nivel de rendimiento.