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《西安理工大学》 2004年
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光电导开关非线性模式的机理分析及应用研究

田立强  
【摘要】: 半绝缘GaAs光电导开关(Photoconductive Semiconductor Switches简称PCSS's)具有兼备宽频带和高功率容量特性,使其在超高速电子学和大功率脉冲产生与整形技术领域(大功率亚纳秒脉冲源、超宽带射频发生器等)具有广泛应用前景。特别是在一定的触发光能和偏置电场阈值下,光电导开关存在的非线性工作模式(或Lock-on效应),使得PCSS's在高压超快功率脉冲系统中的应用更为有效、方便、灵活。然而到目前为止,还没有一个令人满意的理论,对光电导开关的非线性工作模式进行全面的解释。此外,PCSS's在工作中存在的击穿和可靠性问题,也是迫切需要解决的实际问题。 本文在通过对转移电子器件偶极畴的动力学特征作了深入分析的基础上,结合非线性PCSS's的稳定性实验,对非线性PCSS's的光激发电荷畴理论模型作了进一步的完善。指出非线性波形周期性的减幅振荡,是由于光电导开关所处电路自激振荡形成的交流场对偶极畴的阈值电场E_T和维持电场E_s进行控制,从而形成转移电子振荡器的两种主要工作模式:延迟偶极畴模式和猝灭偶极畴模式。非线性光电导开关的时间延迟效应则是由于半绝缘GaAs材料中的EL2深能级中心动态地改变开关中的电场、载流子浓度引起的;延迟时间的长短主要由满足成畴所需条件的时间决定。论文指出PCSS's非线性工作模式是一种由光触发引起 西安理工大学硕士学位论文 的典型的畴现象。 通过对非线性PCSS’S载流子输运机制的深入研究,结合开关的击穿和寿命 实验,对PCSS’S击穿机制及性能退化机理在理论上作了分析。指出电子俘获击 穿机制与热击穿是开关击穿的主要原因。电子俘获击穿机制是导致热击穿的主要 原因,而热击穿是导致开关彻底失效的根本因素。其主要作用机制为:偏置电场 和陷阱电荷电场可产生大量热电子,热电子的数量和动能决定Ga一AS键的损坏 程度,Ga一As的断裂程度反映PCSS’S的击穿类型,而退陷电荷的数量则反映 了Pcss,S可恢复损伤的程度。开关退化的主要原因是:开关体内的丝状电流对 开关芯片的损伤;以及电荷畴到达阳极时来不及放电而产生的电荷拥挤现象对开 关电极接触表面的损坏。在此基础上提出了研制大功率长寿命PCSS’s的方法.
【学位授予单位】:西安理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TN364

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【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 戴慧莹;大功率半绝缘GaAs光电导开关瞬态传输特性及其损伤机理的研究[D];西安理工大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 李寅鑫;高功率GaAs光电导开关设计技术研究[D];中国工程物理研究院;2009年
2 张林青;基于GaAs光导开关和火花隙的新型组合开关实验及机理分析[D];西安理工大学;2009年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前4条
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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2 梁琳;脉冲功率开关RSD机理与关键技术研究[D];华中科技大学;2008年
3 张同意;非线性光电导开关高功率超短电脉冲产生技术的研究[D];西安电子科技大学;2002年
4 龚仁喜;GaAs光导开关的线性及非线性特性研究[D];西安电子科技大学;2002年
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9 颜志刚;基于太赫兹时域光谱技术的生物分子和农药分子的检测技术研究[D];浙江大学;2008年
10 王琳;太赫兹辐射的产生、探测及一些分子和固体的太赫兹时域光谱[D];吉林大学;2008年
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1 李寅鑫;高功率GaAs光电导开关设计技术研究[D];中国工程物理研究院;2009年
2 张立军;复杂环境电子设备电磁兼容性研究[D];浙江大学;2011年
3 张旭虎;GaN耿氏二极管及振荡器设计[D];西安电子科技大学;2011年
4 刘强;新型SiC光导开关特性研究[D];西安电子科技大学;2011年
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6 赵越;大功率GaAs光导开关热设计技术研究[D];中国工程物理研究院;2011年
7 李群岭;基于数字示波器的环境电磁波测试方法研究[D];中国工程物理研究院;2011年
8 赵晶;高倍增GaAs光电导开关的计算机模拟[D];西安理工大学;2002年
9 陈二柱;砷化镓光电导开关瞬态特性研究[D];西安理工大学;2002年
10 张显斌;用半绝缘GaAs光电导开关产生超短电磁脉冲若干问题研究[D];西安理工大学;2003年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 黄裕年;用光导半导体开关产生高功率微波[J];半导体光电;1998年02期
2 黄裕年;采用光导半导体开关的脉冲功率系统[J];半导体光电;2000年05期
3 龚仁喜,张义门,石须祥,张玉明,张同意;光导开关及其两种工作模式[J];半导体技术;2001年09期
4 谢自力;SI-GaAs单晶中深能级陷阱退火特性研究[J];半导体技术;2002年07期
5 侯军燕;戴慧莹;施卫;董秋霞;;半绝缘GaAs光电导开关散射机制的比较[J];半导体技术;2006年12期
6 党冀萍;n型GaAs上的欧姆接触[J];半导体技术;1994年01期
7 孙聂枫,陈旭东,赵有文,杨光耀,刘思林,孙同年;磷化铟晶体材料的应用进展研究[J];半导体情报;1998年04期
8 施卫,赵卫,孙小卫,LamYeeLoy;大功率超快半导体光电导开关的触发瞬态特性(英文)[J];半导体学报;2000年05期
9 施卫;高倍增GaAs光电导开关的光激发电荷畴模型(英文)[J];半导体学报;2001年12期
10 徐岳生,张春玲,刘彩池,唐蕾,王海云,郝景臣;半绝缘砷化镓单晶中的晶体缺陷[J];半导体学报;2003年07期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 张同意;非线性光电导开关高功率超短电脉冲产生技术的研究[D];西安电子科技大学;2002年
2 龚仁喜;GaAs光导开关的线性及非线性特性研究[D];西安电子科技大学;2002年
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中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 赵晶;高倍增GaAs光电导开关的计算机模拟[D];西安理工大学;2002年
2 徐鸣;基于光电导开关超短电磁脉冲传输特性的研究[D];西安理工大学;2005年
3 侯磊;高功率THz光电导天线的设计[D];西安理工大学;2005年
4 范永玲;光导开关的理论分析及实验研究[D];电子科技大学;2007年
5 孙瑜;用Pspice模拟光电导开关的传输特性[D];西安理工大学;2007年
【二级引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 赵玲;基于光导采样测量方法的光电导开关设计与系统研究[D];天津大学;2009年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前6条
1 黄裕年;用光导半导体开关产生高功率微波[J];半导体光电;1998年02期
2 施卫,梁振宪;高倍增高压超快GaAs光电导开关中的光激发畴现象[J];半导体学报;1999年01期
3 黄裕年,任国光;高功率微波源及其军事应用[J];微波学报;1996年04期
4 施卫,赵卫,张显斌,李恩玲;高功率亚纳秒GaAs光电导开关的研究[J];物理学报;2002年04期
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6 何彦波;;细分方法的新思想[J];齐齐哈尔师范高等专科学校学报;2008年02期
7 刘宏伟;袁建强;刘金锋;李洪涛;谢卫平;江伟华;;外电路参数对GaAs光导开关导通过程的影响[J];强激光与粒子束;2010年02期
8 赵越;谢卫平;李洪涛;刘金锋;刘宏伟;赵士操;袁建强;;影响高功率光导开关临界频率热因素的数值分析[J];强激光与粒子束;2010年11期
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10 戴慧莹;向珊;施卫;;光电导开关非线性模式下光电延迟现象分析[J];半导体光电;2010年05期
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中国重要报纸全文数据库 前6条
1 童文臻;Symbol:根据客户特点搭建渠道[N];中国计算机报;2004年
2 本报记者 汪云;渠道忠诚从何而来?[N];计算机世界;2001年
3 亦云;两条腿走路[N];计算机世界;2001年
4 上海华平计算机技术有限公司副总经理 刘晓露;2004新热点教育视频软件[N];中国电脑教育报;2004年
5 范越英;连锁企业寻求分销供应链效益模式[N];中国商报;2001年
6 易通经纬公司董事长 范越英;跳跃式发展的突破口——供应链管理[N];国际商报;2002年
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1 范永玲;光导开关的理论分析及实验研究[D];电子科技大学;2007年
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3 陈敏;智舌非线性模式识别方法研究[D];浙江工商大学;2012年
4 张剑;非线性GaAs光电导开关电流传导特性研究[D];西安理工大学;2010年
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