弱光觸發(fā)GaAs光電導(dǎo)開關(guān)非線性閾值特性的研究.pdf

1、砷化鎵光電導(dǎo)開關(guān)(GaAs Photoconductive Semiconductor Switch-GaAs．PCSS)因其具有結(jié)構(gòu)簡單、響應(yīng)速度快、低晃動、高耐壓、強(qiáng)通流等優(yōu)點(diǎn)而備受矚目。然而，隨著弱光觸發(fā)點(diǎn)火裝置和電光調(diào)制器等高功率器件應(yīng)用需求的發(fā)展，逐漸對開關(guān)提出了全固態(tài)、緊湊、廉價的要求。這就促使使用激光二極管(Laser Diode-LD)等小型光源替代大型激光器成為觸發(fā)光源觸發(fā)GaAs PCSS工作的研究。
　　本文

2、基于緊湊型GaAs PCSS發(fā)展需求，搭建了脈沖LD系統(tǒng)和溫度監(jiān)測與控制系統(tǒng)以及其測試電路，對弱光在不同溫度的外界環(huán)境下觸發(fā)砷化鎵光電導(dǎo)開關(guān)，并對其電場閾值進(jìn)行相關(guān)研究。所搭建的脈沖LD中心光譜905nm，單脈沖光能量與輸入電壓成正比，光脈沖時域光譜上升沿21 ns，脈寬76ns，光能量2.4μJ。本文主要研究了溫度對于開關(guān)性能的影響以及溫度、光斑形狀、觸發(fā)位置對于偏壓閾值的影響。
　　實驗發(fā)現(xiàn)：(1)光電導(dǎo)開關(guān)暗態(tài)電阻是隨著溫度

3、的升高變??；溫度對于電脈沖的幅值影響比較大，隨著溫度的下降對應(yīng)的電脈沖的最高點(diǎn)幅值下降；同時也可以看出維持部分越來越明顯，低溫下輸出的電脈沖的波形與標(biāo)準(zhǔn)非線性波形更加相似。(2)無論是光斑垂直電極還是平行電極，隨著溫度的升高，開關(guān)進(jìn)入非線性模式所要的電場閾值逐漸降低。相比而言，垂直于兩電極的矩形光斑更容易進(jìn)入非線性。(3)光照從陰極到陽極，開關(guān)進(jìn)入非線性模式所需的電場偏壓逐漸增大。研究其原因：(1)溫度的變化引起的本征載流子濃度、載流子

4、的復(fù)合和遷移率的變化，這些變化對于開關(guān)的導(dǎo)通有很大的影響。(2)觸發(fā)位置不同，導(dǎo)致轉(zhuǎn)移電子效應(yīng)的作用距離不同，即光激發(fā)電荷疇的成長距離不同和載流子濃度梯度的分布情況不同，于是有了不同的變化規(guī)律。(3)觸發(fā)光斑的大小的不同導(dǎo)致了光斑照在開關(guān)上有效面積的不同，導(dǎo)致了載流子濃度的不同，對所需的電場閾值產(chǎn)生很大影響。實驗結(jié)果給出了在以上不同條件下，能夠有效降低電場閾值的一種實用技術(shù)。以及在光能觸發(fā)條件為μJ量級的時候的一種有效觸發(fā)GaAs光電導(dǎo)