半绝缘GaAs光电导开关的延迟偶极畴工作模式

基于转移电子效应提出半绝缘光电导开关延迟偶极畴工作模式,理论分析了强场下开关的周期性减幅振荡.指出开关的周期性减幅振荡是由于外电路的自激振荡和开关的转移电子振荡共同作用引起的.开关的偏置电场在交流电场的调制下,当畴到达阳极时,开关电场下降到低于耿氏阈值电场ET而高于维持电场ES(维持畴生存所需的最小电场),开关将工作于延迟偶极畴模式.进而从理论和实验两方面指出半绝缘GaAs光电导开关是一种光注入畴器件,光生载流子的产生使得载流子浓度与器件长度乘积满足产生空间电荷畴所需的条件.     

半绝缘GaAs光电导开关中光激发电荷畴的猝灭畴模式

在半绝缘GaAs光电导开关币发现了光激发电荷畴的猝灭畴模式.分析指出畴猝灭是由于畴在渡越中开关的瞬时电场低于畴的维持电场引起的,并指出在开关电场低于非线性光电导开关阈值电场条件下,在到达阳极前畴的猝灭可导致开关输出电流的振荡频率高于畴的渡越时间频率.根据开关上作电路条件及畴特性给出了猝火畴模式的等效电路,计算了相应的电路参数,计算结果与实验基本吻合.该研究为提高光注入畴器件的振荡频率及工作效率提供了理论和实验依据.     

半绝缘GaAs光电导开关中光激发电荷畴的猝灭畴模式

在半绝缘GaAs光电导开关中发现了光激发电荷畴的猝灭畴模式. 分析指出畴猝灭是由于畴在渡越中开关的瞬时电场低于畴的维持电场引起的,并指出在开关电场低于非线性光电导开关阈值电场条件下,在到达阳极前畴的猝灭可导致开关输出电流的振荡频率高于畴的渡越时间频率. 根据开关工作电路条件及畴特性给出了猝灭畴模式的等效电路,计算了相应的电路参数,计算结果与实验基本吻合. 该研究为提高光注入畴器件的振荡频率及工作效率提供了理论和实验依据.     

光激发单极畴与耿氏偶极畴的物理机制比较

对比了半绝缘多能谷光电导开关中光激发单极畴和耿氏器件中偶极畴的物理机制.从产生机理、电场分布、电子浓度、生长和演变过程等多角度阐述光激发单极畴的特性.与偶极畴显著不同的是,光激发单极畴内仅有光生电子积累层,没有上离子层;光激发单极畴与光生空穴之间产生了一个与外加电场反向的电场,使畴前电场增强,畴头部电子浓度最高;光激发单极畴生长过程可以一直持续下去,终因电子碰撞电离演变为发光畴,如果碰撞电离达到雪崩强度,将演变为雪崩发光畴.最后,本文用光激发单极畴模型解释了光电导开关非线性工作模式的超快上升沿、发光电流丝、电流锁定现象等重要实验现象.     

光激发单极畴与耿氏偶极畴的物理机制比较

对比了半绝缘多能谷光电导开关中光激发单极畴和耿氏器件中偶极畴的物理机制. 从产生机理、电场分布、电子浓度、生长和演变过程等多角度阐述光激发单极畴的特性. 与偶极畴显著不同的是,光激发单极畴内仅有光生电子积累层,没有正离子层;光激发单极畴与光生空穴之间产生了一个与外加电场反向的电场,使畴前电场增强,畴头部电子浓度最高;光激发单极畴生长过程可以一直持续下去,终因电子碰撞电离演变为发光畴,如果碰撞电离达到雪崩强度,将演变为雪崩发光畴. 最后,本文用光激发单极畴模型解释了光电导开关非线性工作模式的超快上升沿、发光电流丝、电流锁定现象等重要实验现象.     

高倍增超快高压GaAs光电导开关触发瞬态特性分析

首次提出"发光畴"模型对强电场下GaAs光电导开关高倍增工作模式的物理机制进行解释.其要点是:光注入载流子引起开关电场畸变,开关偏置在触发电场阈值下因负阻效应产生高场畴,畴内发生碰撞电离引起载流子的雪崩倍增,相伴而生的辐射复合发射光子替代了已消失的触发光脉冲,畴的运动与发光使载流子以10⁸cm/s的速度穿越电极间隙,畴生存条件决定Lock-on电场,当外电路的控制使开关电场不能维持畴的生存时,开关电阻恢复.     

光电导开关非线性模式下光电延迟现象分析

报道了在高偏置电压下半绝缘GaAs光导开关进入非线性模式并产生光电延迟的实验结果.分析了非线性模式下光电延迟现象,指出半导体材料深能级杂质的俘获作用是产生光电延迟的主要原因;计算了由于电荷畴传输引起的光电延迟时间,得到与实验相吻合的结果.     

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.     

高倍增GaAs光电导开关的光激发电荷畴模型

结合实验中观察到的光激发电荷畴现象,提出光激发电荷畴理论模型描述高倍增GaAs光电导开关的瞬态特性,讨论了高倍增GaAs光电导开关的非线性特性如上升时间、时间延迟和光能、电场阈值,光激发电荷畴的成核、生长以及畴内发生的碰撞电离和辐射复合决定了高倍增GaAs光电导开关的引发和维持相,理论计算结果与实验测试相符合.     

高倍增GaAs光电导开关的光激发电荷畴模型

结合实验中观察到的光激发电荷畴现象 ,提出光激发电荷畴理论模型描述高倍增 Ga As光电导开关的瞬态特性 ,讨论了高倍增 Ga As光电导开关的非线性特性如上升时间、时间延迟和光能、电场阈值 ,光激发电荷畴的成核、生长以及畴内发生的碰撞电离和辐射复合决定了高倍增 Ga As光电导开关的引发和维持相 ,理论计算结果与实验测试相符合     

半绝缘GaAs光电导开关限累模式实验研究

Experiments with the limited space-charge accumulation(LSA) mode of oscillation in a large gap semiinsulating (SI) GaAs photoconductive semiconductor switch(PCSS) are discussed.It has been observed that growth and drift of a photo-activated charge domain(PACD) are quenched only when the bias voltage is more than twice the threshold voltage.The original negative resistance characteristics are directly utilized in the LSA mode;during LSA operation the spatial average of the electric field varies over a large portion of the negative differential mobility region of the velocity-electric field characteristic.The work efficiency of an SI GaAs PCSS is remarkably enhanced by electric field excursions into the positive resistance region when the total electric field is only below the threshold part of the time.The LSA mode can only operate in the certain conditions that satisfy the quenching of the accumulation layer and the smaller initial domain voltage.     

微带线不连续性对光电导开关非线性特性的影响

实验对自行研制的全固态同轴―微带型横向半绝缘砷化镓(SI-GaAs)光电导开关传输特性进行了研究：当偏置电压达到一定阈值时,普通开关进入了非线性锁定（Lock-on）工作模式;在相同实验条件下,当微带线出现不连续时,输出的电脉冲波形没有出现锁定现象;分别用空气击穿的流注模型和微带线等效电容机理分析了微带线不连续效应引起整个开关电路性能变化及抑制开关Lock-on效应的原因。     

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。