逆变器火花放电辐射光触发GaAs光电导开关的实验研究

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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,而激光设备体积普遍偏大、维护比较难、需要较高的技术含量、分光困难等,不利于结构的简单紧凑,不利于设备的小型化,而且能够达到使用要求的激光设备成本高,对光电导开关的使用前景形成了不小的阻力。
  本文从实验出发,利用体积小、成本低的逆变器两电极的火花放电辐射光触发GaAs光电导开关进入线性工作模式和非线性工作模式。本文通过对逆变器两电极的火花放电辐射光脉冲的时域波形、能量及其空间分布、频谱分布这三个方面对此光源的光脉冲特性进行了实验研究。实验发现此光源的光能与两电极之间的距离成正比,其光脉冲的上升时间约为47ns,脉宽约为160ns,辐射光的中心波长为500nmo此光源辐射光脉冲的能量满足触发GaAs光电导开关的基本要求,并且光能在空间分布基本均匀,可以同步触发多个开关。
  本文在对火花放电辐射光实验研究的基础上,利用此光源进行了触发GaAs光电导开关的相关实验。在auston电路结构下,使用3mm间隙的GaAs光电导开关,成功获得了线性和非线性模式下的触发结果;同时对GaAs光电导开关工作在线性和非线性模式下输出的电脉冲波形进行了分析,并将火花放电辐射光作为触发光源的实验结果与激光作为触发光源的实验结果进行了对比分析,指出了不同之处及造成差异的原因。同时本文还进行了同步触发实验,利用此光源成功地同时触发了两个GaAs光电导开关进入线性工作模式,并且有很好的同步性。
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