微焦量级弱光触发GaAs光电导开关产生强电流特性研究

来源 :西安理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:XHR
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
砷化镓光电导开关(GaAs Pho toconductive Semiconductor Switch-GaAs PCSS)是一种较有发展前景的脉冲功率器件,具有结构简单、低触发光能量、低抖动、高耐压、强通流等优点。目前广泛应用于脉冲整形,超高速电子学,以及太赫兹波产生等领域。然而,基于全固态,小体积,低成本的应用发展,迫切要求我们采用激光二级管等小型光源替代传统的大激光器来触发GaAs光电导开关,激光二极管的输出光能一般为微焦量级。光电导开关可以工作在非线性模式,非线性阈值电压为(3.2-4.2kV/cm)。非线性工作模式下,开关体内电场强度达到雪崩击穿的条件,发生强烈的雪崩碰撞电离,一个光子可以产生多个电子空穴对,载流子倍增。那么,我们将可能使用微焦量级弱光触发GaAs光电导开关产生强电流。
  本文基于微焦量级弱光触发GaAs光电导开关产生强电流实验,提出了CM测试电路的RLC瞬态电路模型,通过电路分析得到该测试电路进行欠阻尼放电;推导出该电路系统的电感公式,并计算出该系统电感值约为350nH;在偏压6kV时,140nF陶瓷电容储能,激光二极管触发2mm同面电极开关得到幅值1450A,脉宽250ns强电流。激光二极管的光能量为4μJ,具有廉价,小体积,可批量生产的优点。结合光激发电荷畴(PACD)理论和RLC瞬态电路模型分析输出电脉冲波形没有出现锁定效应(lock-on effect)的原因。该廉价、集成的GaAs光电导开关系统将可以作为高功率触发源,应用在武器点火,高功率触发器等方面。
  同时,我们实验研究储能电容量对GaAs光电导开关输出强电流特性的影响,实验发现:一定的电场强度和触发光能量下,储能电容量越大,GaAs光电导开关输出电流幅值越高,放电量越大。另外,利用气体火花隙开关导通放电,实验研究不同类型储能电容的放电特性。总结出实验规律:与陶瓷电容相比,脉冲电容放电更快,放电更彻底。偏置电压越高,脉冲电容的输出电流幅值较高的优势越明显,快放电特性越好。
其他文献
学位
学位
钙钛矿太阳能电池自发明伊始便发展迅猛,只花了近十年时间便接近硅太阳电池的最高效率。而电子传输层作为钙钛矿电池中的重要一环,承担着抽取电子、传输电子的重要角色。SnO_2以其独特的性能成为制备钙钛矿太阳能电池电子传输层的理想功能材料,但氧化锡电子传输层的制备还有很多方面值得提升。本文回顾了太阳能电池的发展历史,总结了目前出现的常见钙钛矿太阳能电池结构及其工作原理,以及钙钛矿电池的优点和不足。通过研究
学位
近年来,太阳能作为一种绿色、分布广泛的可再生能源出现在了人们的日常生活中,基于太阳能的光伏器件如:钙钛矿太阳能电池(PSCs)和硫化锑(Sb_2S_3)太阳能电池在光伏领域备受瞩目,其效率也在不断的提高。电子传输层的性能是影响太阳能电池效率的关键因素。近年来氧化锡(SnO_2)由于其高的光学透射率、和有效电子传输性能被开发为一种有效的电子传输层材料。在低温下制备具有高结晶性和高质量的电子传输层将提
学位
学位
新能源汽车的不断发展,让人们对锂离子动力电池的能量密度、生产成本及安全性提出了更高需求。镍钴锰酸锂三元正极材料具有能量密度高、循环性能好、环境友好等优点而得到锂离子电池研究的广泛关注,其中高镍三元材料因其放电比容量高而成为目前电动汽车正极材料的选择之一。然而,镍含量过高导致材料有循环寿命不长、结构稳定性不足等问题。针对这些问题,本文采用地壳含量丰富,光电效应优异、电子电荷高、离子半径大的稀土元素对
学位
学位
长期以来,人类发展的道路都受着环境、能源等方面的制约。有机太阳能电池不仅可以从源头解决能源问题,而且其材料自身对环境的污染也比较少,其发展产业的上下游都更具有环境治理的优势。近几年,小分子的非富勒烯受体材料(non-fullerene acceptor materials,NFAs)的发展格外引人注目,目前基于此的优化器件最高光电转换效率(PCE)达到了17%,已经具备了与富勒烯受体材料(full
学位
随着半导体技术与重复频率脉冲功率技术的迅速发展,具有极快的闭合时间、极小的时间抖动、高重复频率、同步精度好、结构简单紧凑、耐高压等优良特性的光电导开关(Photoconductive Semiconductor Switch,PCSS)在科研、医疗、国防等领域中有着广泛的应用前景,已经逐渐成为工作在超快领域和脉冲功率领域的重要器件。但目前基本都是以激光作为触发光源来触发光电导开关,而激光设备体积普
学位