基于火花隙的非线性GaAs光电导开关瞬态特性研究

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本文基于光电导开关(Photoconductive Semiconductor Switch:PCSS)高倍增模式产生高功率高重复频率电脉冲存在的不足,提出通过降低光电导开关的偏置电场使其退出高倍增模式,最终输出电脉冲波形不出现明显的锁定现象。本文主要采用两种方法:火花隙和PCSS串联,火花隙和PCSS并联。其中火花隙串联电路主要通过动态分压法,高倍增模式下的光电导开关给火花隙提供一个超快高压电脉冲,使其处于过压放电。随着火花隙开关的恢复,其电阻迅速增大,由于在实验中电容电压一定,光电导开关偏置电场会由于火花隙分压的增大而迅速低于lock-on阈值。最终光电导开关在320ns关断,输出规律振荡的电脉冲波形,经过分析得知产生振荡的主要原因为负载阻抗小于传输线阻抗。在火花隙和PCSS并联的电路中,主要利用激光诱导火花隙开关击穿放电,由于激光诱导火花隙存在160ns的时间延迟,所以光电导开关先工作于可控预击穿的高倍增模式,160ns以后火花隙开关由于多光子电离和串级电离产生电子雪崩最后击穿放电。火花隙开关导通且其电阻处于亚欧姆量级,因此电容电压迅速从火花隙开关支路释放,导致光电导开关偏置电场低于阈值。最后整个电路处于关断状态,电容重新充电。输出电脉冲和传统单一光电导开关对比发现,除了电脉冲的上升沿和幅值都一样外,火花隙和PCSS并联中光电导开关迅速恢复高阻态,没有出现高倍增模式典型的lock-on现象。因此通过激光诱导火花隙放电能有效地使光电导开关工作于高倍增猝灭模式。
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