光电导开关（Photoconductive Semiconductor Switches,简称PCSSs）具有开关速度快、触发抖动小、寄生电感小、重复频率高、光电隔离好、不易受电磁干扰和结构简单紧凑等优点,其在大功率脉冲源、超宽带微波脉冲发生器等领域具有广泛的前景。随着超快技术的迅速发展和国防应用及前沿领域的需求,对PCSSs的输出性能有了更高的要求。当偏置电压在数十千伏量级时,GaAs PCSSs进入非线性工作模式,输出的电脉冲功率可高达兆瓦量级,可以满足高功率脉冲应用的需求。百纳秒脉宽的输出电脉冲是国防前沿应用中的一项特定重大需求,其可以提高GaAs PCSSs的功率容量。然而目前还没有在数十千伏输出百纳秒条件下非线性GaAs PCSSs输出特性的研究,所以本文对此条件下的半绝缘GaAs PCSSs进行实验。实验中我们发现单个半绝缘GaAs PCSSs工作在16 kV时即出现损坏痕迹,且在16 kV偏置电压下的输出峰值电流仅为17 A,所以设计采用并联GaAs PCSSs的方式提高其对峰值电流的承载能力。在现有的并联触发方式中,触发并联PCSSs需要对触发光进行光能的等分,搭建等分分光光路需要昂贵的精密光学镜片且光路搭建校准较为繁琐,所以本文设计了双层重叠方式并联的半绝缘GaAs PCSSs,并在数十千伏输出百纳秒条件下对其输出特性进行了研究。本论文主要结果如下:（1）测量了半绝缘GaAs PCSSs对1064 nm红外光的透过率、反射率,以及双层半绝缘GaAs PCSSs在不同间距下的双层透过率,同时用VASP软件包计算了GaAs的反射率、吸收系数,将实验测量值与计算结果进行综合对比,得到了对单个、双层重叠GaAs PCSSs对1064 nm红外光的吸收率分别为26.27%、38.04%,并分析了半绝缘GaAs对1064 nm光的吸收机制。（2）调控了半绝缘GaAs PCSSs数十千伏偏置电压下非线性工作模式输出电脉冲宽度,获得百纳秒宽度的输出电脉冲,并得到了相同偏置电压下脉宽随电容的减小而减小的实验规律,计算得到半绝缘GaAs PCSSs非线性工作猝灭电场为5.175 kV/cm。研究了单个半绝缘GaAs PCSSs在上述条件下的输出特性,计算了其在不同偏置电压下非线性工作模式的载流子倍增率、电压传输效率,分析得到载流子倍增率同时正相关于偏置电压和触发光脉冲的能量;分析了单个半绝缘GaAs PCSSs在20 Hz重复频率下触发824次后的损伤情况。（3）设计了双层重叠并联的半绝缘GaAs PCSSs,首次实现了无分光的并联半绝缘GaAs PCSSs同步触发,提高了对触发光脉冲能量的利用率,获得了并联合成效率为72.42%的输出电脉冲波形。计算了双层并联半绝缘GaAs PCSSs在16 kV～20 kV偏置电压下的输出特性,并与单个半绝缘GaAs PCSSs的输出特性做对比,得到在相同触发条件时并联半绝缘GaAs PCSSs的输出峰值电流、电压传输效率均比单个的提升了44.85%,载流子倍增率比单个的提升了224.65%;分析了双层重叠并联半绝缘GaAs PCSSs在20 Hz重复频率下触发797次后的损伤情况。