半绝缘GaAs光电导开关的击穿特性

研究了在不同触发条件下半绝缘GaAs光电导开关的击穿特性.当触发光能量和偏置电场不同时,半绝缘GaAs光电导开关的击穿损坏程度也不同,分别表现为完全击穿、不完全击穿和可恢复击穿三种类型.通过对击穿实验结果的分析认为,电子俘获击穿机制是导致半绝缘GaAs光电导开关击穿损坏的主要原因.偏置电场和陷阱电荷所产生热电子的数量和动能决定了Ga-As键的断裂程度,Ga-As键的断裂程度则反映半绝缘GaAs光电导开关的击穿类型.     

半绝缘GaAs光电导开关的击穿特性

研究了在不同触发条件下半绝缘GaAs光电导开关的击穿特性 .当触发光能量和偏置电场不同时 ,半绝缘GaAs光电导开关的击穿损坏程度也不同 ,分别表现为完全击穿、不完全击穿和可恢复击穿三种类型 .通过对击穿实验结果的分析认为 ,电子俘获击穿机制是导致半绝缘GaAs光电导开关击穿损坏的主要原因 .偏置电场和陷阱电荷所产生热电子的数量和动能决定了Ga—As键的断裂程度 ,Ga—As键的断裂程度则反映半绝缘GaAs光电导开关的击穿类型     

触发光脉冲对光电导开关响应速度的影响

实验测试了触发光脉冲对光电导开关响应速度的影响;建立了满足光导开关触发光脉冲参量的光生载流子速率方程,并模拟出光生载流子浓度随触发光脉冲、脉冲宽度的变化规律,分析了光脉冲对光电导开关响应速度的影响及引起输出电脉冲上升沿变化的原因.     

基于光电导开关的高功率超宽带微波脉冲产生技术

光控光电导开关因其具有传统高功率脉冲器件所不具有的优良特性 ,在产生高功率微波脉冲领域具有很大的发展潜力。利用光控光电导开关可以直接从直流电源产生高功率的微波脉冲。本文首先介绍了光控光电导开关的结构和两种不同的工作模式 ,以及它在不同工作模式下的工作特性 ,然后叙述了利用光控光电导开关产生高功率超宽带微波的几种技术     

用1553nm激光脉冲触发GaAs光电导开关的研究

用1553nm飞秒光纤激光器触发半绝缘GaAs光电导开关的实验表明,当光电导开关处于3.33～10.3kV/cm的直流偏置电场并被脉冲宽度200fs且单脉冲能量0.2nJ的激光脉冲照射时,开关表现为线性工作模式,开关输出峰值电压为0.8mV.分析表明,开关对波长为1553nm触发激光脉冲表现出的弱光电导现象起因于半绝缘GaAs材料EL2深能级的作用.     

用1064nm激光脉冲触发半绝缘GaAs光电导开关的奇特光电导现象

报道了用1064nm激光脉冲触发半绝缘GaAs光电导开关的一种奇特光电导现象.GaAs光电导开关的电极间隙为4mm,当偏置电场分别为2.0和6.0kV/cm时,用脉冲能量为0.8mJ,宽度为5ns的激光触发开关,观察到开关输出的线性和非线性工作模式.当偏置电场增至9.5kV/cm,触发光脉冲能量在0.5～1.0mJ范围时,观察到奇特的光电导现象,开关先输出一个线性电脉冲,经过大约20～250ns时间延迟后,触发光脉冲消失,开关又输出一个非线性电脉冲.这一奇特光电导现象的物理机制与半绝缘GaAs中的反位缺陷和吸收机制有关.分析计算了线性与非线性电脉冲之间的延迟时间,结果与实验观察基本吻合.     

用1553nm激光脉冲触发GaAs光电导开关的研究

用15 5 3nm飞秒光纤激光器触发半绝缘GaAs光电导开关的实验表明,当光电导开关处于3 33～10 3kV/cm的直流偏置电场并被脉冲宽度2 0 0fs且单脉冲能量0 2nJ的激光脉冲照射时,开关表现为线性工作模式,开关输出峰值电压为0 8mV .分析表明,开关对波长为15 5 3nm触发激光脉冲表现出的弱光电导现象起因于半绝缘GaAs材料EL2深能级的作用.     

6.5 kV SiC光控晶闸管的研制

基于Sentaurus TCAD软件,研制了一款6.5 kV SiC光控晶闸管.通过优化雪崩击穿模型,对多层外延材料的规格及渐变终端技术进行研究,有效抑制了芯片表面峰值电场,实现了6.5 kV的耐压设计;此外结合实际应用需求,对器件的开通特性进行了仿真模拟.在4英寸(1英寸=2.54 cm)SiC工艺平台制备了6.5 kV SiC光控晶闸管,并对器件性能进行了测试.测试结果显示,芯片击穿电压超过6.5 kV,在4 kV电源电压以及365 nm波长紫外光触发的条件下,器件导通延迟约为200 ns,脉冲峰值电流约为2.1 kA,最大导通电流变化率(di/dt)达到6.3 kA/μs,测试结果与仿真模拟结果基本一致.     

激光触发GaAs光电导开关非线性现象的实验研究

实验研究了光电导开关的非线性现象,结果表明用半导体激光脉冲串触发光电导开关,在保持激光触发GaAs光电导开关实验条件不变的情况下,产生非线性的电阚值会不断降低.测量和比较试验前后光电导开关暗电阻,初步表明产生非线性的电阈值降低,是光电导开关因光照和产生非线性引起内部材料物理机制发生变化所致.     

紫外预电离TE(A)CO2激光器自持辉光放电的阻抗计算

提供了一个理论计算紫外预电离TE（A）CO2激光器自持辉光放电的放电阻抗的方法,并以脉冲形成网络（PPN）放电TE（A）CO2激光器粉列,计算了其自持辉光放电“准稳态”阶段的放电阻抗随激光混合气气压的变化情况。     

Light controlled prebreakdown characteristics of a semi-insulating GaAs photoconductive switch

A 4 mm gap semi-insulating(SI) GaAs photoconductive switch(PCSS) was triggered by a pulse laser with a wavelength of 1064 nm and a pulse energy of 0.5 mJ.In the experiment,when the bias field was 4 kV, the switch did not induce self-maintained discharge but worked in nonlinear(lock-on) mode.The phenomenon is analyzed as follows:an exciton effect contributes to photoconduction in the generation and dissociation of excitons. Collision ionization,avalanche multiplication and the exciton effect can supply carrier concentration and energy when an outside light source was removed.Under the combined influence of these factors,the SI-GaAs PCSS develops into self-maintained discharge rather than just in the light-controlled prebreakdown status.The characteristics of the filament affect the degree of damage to the switch.     

Photovoltaic Response Characteristics of GaAs Photoconductive Switches Under High Gain Mode

Given is the experiment results in which the laser pulses of 1 046 nm and 532 nm are used to trigger the semi-insulation GaAs photoconductive semiconductor switch（PCSS） with an electrode distance of 4 mm. And made is an analysis of the switch＇s photovoltaic response characteristics under the high gain mode when the biased field is bigger than the Geng effect field. Also a theory is presented that the main reason for the photovoltaic pulse response delay is the transmission of charge domain, caused by the presence of EL2 energy level in the chip material. Finally, the transmission time of charge domain is calculated and a result that inosculates with the experiment is attained.     

介质壁加速器用GaAs光导开关的通态电阻测量

GaAs光导开关可作为紧凑型脉冲功率系统的主要器件,如光导开关在介质壁加速器中的应用。为了研究通态电阻对开关性能的影响,采用平板传输线和同轴电缆作为脉冲形成线,测量了3mm电极间隙的GaAs光导开关的通态电阻。测量结果表明：电极间隙为3mm的GaAs光导开关的通态电阻为14．9Ω,光导开关通态电阻的存在将导致开关热损伤,降低脉冲功率系统的电压输出能力,缩短GaAs光导开关的使用寿命。     

非线性GaAs光电导开关的瞬态特性分析

基于能量守恒原理推导出非线性GaAs光电导开关电路的差分公式,代入实验数据计算出开关的瞬态电压、电阻、功率.该方法解决了长期以来非线性GaAs光电导开关的瞬态特性难于测量的问题.通过GaAs光电导开关的瞬态电压曲线知,在锁定期间开关平均电场强度总是大于耿氏阈值,并随时间单调递增.通过对比开关与其电路电源的瞬态功率曲线,证明了电源功率不足是导致GaAs光电导开关从锁定状态进入自关断状态的根本原因,因此提出了在锁定期间通过改变电路的功率分布使开关可控关断的思想.     

非线性GaAs光电导开关的瞬态特性分析

基于能量守恒原理推导出非线性GaAs光电导开关电路的差分公式,代入实验数据计算出开关的瞬态电压、电阻、功率.该方法解决了长期以来非线性GaAs光电导开关的瞬态特性难于测量的问题.通过GaAs光电导开关的瞬态电压曲线知,在锁定期间开关平均电场强度总是大于耿氏阈值,并随时间单调递增.通过对比开关与其电路电源的瞬态功率曲线,证明了电源功率不足是导致GaAs光电导开关从锁定状态进入自关断状态的根本原因,因此提出了在锁定期间通过改变电路的功率分布使开关可控关断的思想.     

不同激光二极管能量触发下GaAs 光导开关研究

GaAs 光导开关在较高的场强下可工作于雪崩模式,为此设计了异面体结构的GaAs 光导开关以提高开关场强。 设计的开关芯片厚度为2mm,电极间隙为3mm,利用半导体激光二极管对开关进行了触发实验。当开关充电电压超过 8kV 后,开关输出脉冲幅度显著增强,输出脉冲前沿快于光脉冲,开关开始了雪崩工作模式,且随着开关电场不断增加, 开关输出电压幅值也线性增加。在不同触发能量下,开关输出电压幅值和波形基本没有改变,但在较高的触发能量和高 的偏置电场下,开关抖动较小,实验中开关获得的最小抖动约500ps。     

红外猝灭非线性砷化镓光电导开关产生太赫兹的实验研究

在实验上对光激发电荷畴进行有效的猝灭,是利用具有雪崩倍增效应的非线性砷化镓光电导开关作为太赫兹辐射源的关键问题之一。提出了基于双光束红外激光来猝灭砷化镓光电导开关的非线性模式的初步实验方法,两束激光时延为100 ps,其中第二束为猝灭光。实验中,12 mm间隙的砷化镓光电导开关偏置电压可达到32 kV,输出电流为900 A。同时,14 mm间隙开关在20 kV偏置、毫焦光能触发条件下,可连续工作230次,输出波形具有较好的重复性。结果表明,双光束红外激光能够猝灭非线性模式,重复工作性能稳定,对高重复频率触发下光电导方法产生高功率太赫兹辐射的研究奠定了前期实验基础。     

重频光脉冲对半绝缘GaAs光导开关损伤分析

通过波长为1 064 nm的重频激光光脉冲触发半绝缘GaAs光导开关损伤测试实验,观察脉冲激光触发过程中光电导开关电阻率的变化,对比低重频(1 kHz)和高重频的激光脉冲对GaAs光电导开关芯片的损伤阈值,分析了不同重复频率的激光脉冲引起光导开关芯片材料光损伤的主要原因,并探讨了损伤机理。研究表明,在重复频率激光作用下GaAs光导开关芯片材料的破坏阈值比在单脉冲作用下低,且不同重复频率的激光辐照下材料表面的温升速率不同。当激励光脉冲重复频率较低(1 kHz)时,芯片内的温升效应不显著,此时光损伤与重复频率无明显依赖关系,主要损伤机制为微损伤累积;而当重复频率较高时,开关材料内热积累引起的损伤占主要地位。     

GaAs光导开关暗态击穿原因分析

光导开关(PCSS)在暗态耐压测试中耐压值低于理论值.根据GaAs材料特性,分析了暗态下光导开关的击穿机理.指出碰撞电离与电流控制负微分迁移率效应是导致开关击穿的直接原因.使用Silvaco半导体仿真软件对模型进行了模拟计算,结果表明温度显著影响电场、载流子浓度分布,引起碰撞电离等效应加剧,造成器件耐压值偏低.仿真结果与实验值基本相近,室温下耐压水平为33～40 kV/cm.光导开关击穿特性与温度密切相关,改善光导开关散热条件可提高开关耐压水平.     

半导体激光二极管触发GaAs光导开关

半导体激光二极管触发下砷化镓（GaAs）光导开关工作于雪崩模式,为此设计了异面体结构的GaAs 光导开关以提高开关场强.设计的开关芯片厚度为2 mm,电极间隙为3 mm,利用半导体激光二极管对开关进行触发实验.当开关充电电压超过8 kV 后,开关输出脉冲幅度显著增强,输出脉冲前沿快于光脉冲,开关开始雪崩工作模式.随着开关电场不断增加,开关输出电压幅值也线性增加,但开关输出波形没有改变.对开关抖动进行测试,其测试结果显示开关偏压对抖动影响很大,随着开关偏压增加,开关抖动减小,当开关偏压升至15 kV 时,开关获得最小抖动约500 ps.