光导开关(PCSS)在脉冲功率领域具有广阔的应用前景,半绝缘SiC材料的优异特性使其成为良好的光导开关基体材料。SiC光导开关在国内的研究起步较晚,大多处于理论仿真阶段,在实际的工艺及测试上还存在一些问题需要解决。本文从半导体材料的光学特性出发,阐述了光导开关工作的光学机理。对材料本征吸收、非本征吸收及电导率等方面的特性进行了深入分析。通过分析对比各种材料的多种特性,结合现有工艺条件,最终确定以高纯半绝缘4H-SiC为基体材料,设计制备了横向结构的光导开关,并对开关的测试平台及性能进行了研究。高纯半绝缘SiC材料中,深能级缺陷浓度有限,非本征激发较弱,仅适用于355nm等短波激光器触发导通。结果表明:电极间距为5mm的横向结构光导开关,耐压可达11kV,导通电阻约17?。为了降低导通电阻,保证开关电极在大电流条件下的工作寿命,对欧姆接触方案进行了设计。欧姆接触中使用trim软件仿真获得了P离子注入方案,淀积80nm的Ni作电极,使用TLM图形测量结果表明比接触电阻为3.82?10-6??cm2,欧姆接触效果良好。横向开关的击穿往往是由表面闪络引起的,为了抑制这种不利情况,本文设计使用SiO2作为表面钝化层提高击穿场强。钝化层是由干氧得到20nm与PECVD淀积得到1?m的方法构成。使用上海硅酸盐研究所的平台对开关性能进行了测量,对实验中出现的电流过冲等现象进行分析,设计阻抗匹配良好的微带线改进实验平台。调研分析了测试电路中负载电阻的选取,需要考虑高频抗电压冲击特性,目前使用合适的CVR可满足导通电流的测量。开关在导通的过程中,上升沿出现了两个台阶,而且随着激光能量的增大,外加电压的增大,凹陷越明显。针对这一现象,从非本征激发和开关的电容电阻等效模型两个角度进行了分析。非本征激发与本征激发的直接叠加,并不能构成台阶。如果在时间上相差一个半高宽,能够叠加出一个不是特别明显的台阶,但这与激光的实际工作情况不符。光子数量与开关内部的载流子浓度成线性关系,开关内电阻的变化与激光信号在时间上的变化上都是高斯波形。在光照期间发生的变化导致电容也发生了变化,其充放电过程会导致上升沿出现台阶。而且这一模型合理解释了凹陷情况随着电压增大变严重的情况。应用于高频的光导开关,需要在开关结构设计过程中避免内部电容的剧烈变化造成性能的下降。最后基于现有的实验,提出了光导开关可以改进的研究方向。以掺钒半绝缘SiC为基体材料,使用低能量532nm激光实现开关的导通关断,光导开关的应用范围可以更为广泛。使用{1120}晶向切割的材料来制作垂直结构的光导开关,避免c轴上的微管密度造成的泄漏电流过大的问题。欧姆接触方面,使用透明的ZnO电极,可增加开关的受光面积,对开关尺寸的进一步缩小具有重大的意义。