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一种新型的大功率半绝缘GaAs光导开关试验研究

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  • 更新日期:2020-01-07 10:22
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详细介绍
本文设计了一种低欧姆接触电阻率的半绝缘GaAs光导开关,开关由0.6mm 厚的半绝缘GaAs材料制作,电极间隙为10mm,开关电极面制作高反膜,背面制作增透膜,使用波长1064nm、能量5.4mJ、触发激光脉宽25ns的激光脉冲触发光导开关,在直流电压6kV时,通过计算得到光导开关的导通电阻仅为0.61Ω。
       光控半导体开关( photoconductive semiconductor switches,简称PCSS)是在微电子技术、激光技术和微波技术的基础上发展起来的一种新型半导体光电器件,被广泛应用于产生高功率超快电脉冲。[1,2]PCSS具有结构紧凑、闭合时间短、开关抖动小、同步精度高、光电隔离等优点,在紧凑型、高重频固态脉冲功率源中日益受到重视。[3]1987年,G. M. Loubriel 等人发现GaAs PCSS存在lock-on非线性输出模式,该模式下触发激光能量仅为线性模式下的0.001%-0.01%,可使用激光而激光代替YAG激光器,使得基于PCSS的紧凑型、高重频脉冲功率源可以实现。[4,5]目前,大功率GaAs光导开关导通电阻仍然较大,这主要由两方面原因造成:一是开关制作过程中欧姆接触电阻较大;二是GaAs材料光吸收效率低,光生载流子浓度低。光导开关较大的导通电阻会导致光导开关工作状态下焦耳加热现象的发生,造成光导开关的热损伤和热击穿。[6]本文设计了一种新型的光导开关欧姆接触电极结构,并通过蒸镀增透膜和高反膜的方式增加了GaAs材料对1064nm激光的吸收效率,降低了光导开关导通电阻。
 
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