基于热损伤机理对GaAs光电导开关的寿命分析

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在光电导开关中存在许多损伤,许多损伤都是由温度的影响而导致的,伴随着温度的升高,电流丝的强度,光生载流子的浓度及能量都会相应增加。偏置在强电场下,载流子的漂移速率将达到饱和,不会随着电场强度的改变而改变。在非线性模式下,当入射的光脉冲能量达到一定程度时将发生载流子的雪崩倍增现象。通过研究载流子浓度,载流子漂移速率,材料温度,注入光子能量,以及偏置电场之间的关系,我们能够直接分析光电导开关的寿命。   我们使用纯净的本征GaAs半导体材料去比较线性模式,非线性模式和暗态条件下载流子的碰撞电离率,以及对应的温度和电流密度。通过考虑光电子的热效应从而推导出相应物理量之间的关系。通过实验测出开关损坏时的温度,在除以一次脉冲时间内导致温度的变化量,计算出开关的实际触发次数,与理论所计算的次数相比较。通过这些结论,可以分析光电导开关在不同模式下的寿命。   电击穿模式也是开关损伤中一种很重要的类型,热击穿伴随着时间和热量的积累,而电击穿通常一次性击穿,表现为强度特性。热击穿具体表现在材料的熔融和电极脱落,电击穿主要表现在沿面放电和丝状电流。两者在材料击穿中虽然过程不同,但本质相同,都是依靠能量的传递现象导致GaAs原子振动加剧,脱离原来的平衡位置而失去作用。沿面放电和丝状电流的理论研究目前尚无定论。
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