利用半絕緣砷化鎵體雪崩產(chǎn)生高壓高重頻納秒電脈沖的研究.pdf

1、脈沖功率技術是利用開關或儲能器件對一定時間寬度的能量進行壓縮，輸出高功率短脈沖的技術。因此，如何提高輸出脈沖的功率和壓縮脈寬是脈沖功率技術的關鍵。開關技術是脈沖功率技術的關鍵環(huán)節(jié)，高重復頻率、全固態(tài)和小型化是當前開關技術的主流發(fā)展趨勢。
　　基于GaAs光電導開關非線性延遲模式的實驗現(xiàn)象，我們提出了利用雪崩觸發(fā)半絕緣GaAs導通的研究思路。利用雪崩觸發(fā)半絕緣GaAs導通，能夠讓GaAs光電導開關擺脫激光限制，實現(xiàn)一種新型的高壓雪崩

2、管。通過對電極形狀的優(yōu)化設計，我們在半絕緣GaAs材料上制作非對稱尖端電極，形成實驗樣品。實驗表明這種樣品能夠利用直接施加高壓，局部雪崩的方式觸發(fā)導通。導通后半絕緣GaAs樣品能夠像光電導開關非線性模式一樣持續(xù)導通，并伴隨樣品電場鎖定。
　　在此基礎上，論文開展了利用半絕緣GaAs體雪崩產(chǎn)生高重頻納秒脈沖的實驗研究，完成了以下工作：
　　1.在半絕緣GaAs樣品上制備非對稱電極形成實驗樣品。在對樣品的靜態(tài)伏安特性測定的基礎上

3、，利用電容儲能測試電路，測試了體雪崩樣品脈沖輸出特性，產(chǎn)生了脈沖寬度為5.5ns，1.9kV的單發(fā)高壓電脈沖。
　　2.根據(jù)半絕緣GaAs體雪崩樣品的伏安特性，設計了基于高壓交流電源的高重頻運行實驗方案，開展了雪崩樣品在交流電源下的重頻實驗研究。在兩種不同的供電模式中，分別產(chǎn)生了脈沖寬度493.8ns，幅值5.92kV，頻率52.2kHz和脈寬243ns，幅值4.39kV，頻率40kHz的電脈沖。
　　3.測定了高溫下GaA

4、s雪崩樣品的伏安特性，發(fā)現(xiàn)高溫下樣品呈現(xiàn)顯著的電流控制型負阻特性。與室溫下的伏安特性不同的是，高溫下樣品電場鎖定特性消失，無論是升壓過程還是降壓過程，樣品均表現(xiàn)出負阻特性，其負阻數(shù)值隨溫度升高而降低，在70℃時高達2.4MΩ。根據(jù)樣品表現(xiàn)出的高溫負阻特性，解釋了高重頻模式下電流尖峰的形成機理。
　　半絕緣GaAs體雪崩產(chǎn)生重頻脈沖，是一種新型產(chǎn)生高重頻脈沖的方法，有望以雪崩的模式，實現(xiàn)幾十kHz高壓納秒重頻脈沖。對半絕緣GaAs體