GaAs光电导开关非线性模式的雪崩畴输运机理

光电导开关非线性模式的产生机理研究是该领域热点问题之一.本文采用波长1064 nm、脉宽5 ns的激光脉冲触发半绝缘GaAs光电导开关,在触发光能1 mJ、偏置电压2750 V时获得稳定的非线性波形.基于双光子吸收模型,计算了开关体内光生载流子浓度,计算结果表明光生载流子弥补了材料本征载流子的不足,在开关体内形成由光生载流子参与的电荷畴.依据转移电子效应原理,对畴内的峰值电场进行了计算,结果表明高浓度载流子可使畴内峰值电场远高于材料的本征击穿场强,致使畴内发生强烈的雪崩电离.基于光激发雪崩畴模型,对非线性模式的典型实验规律进行了解释,理论与实验一致.基于漂移扩散模型和负微分电导率效应,对触发瞬态开关体内电场进行仿真,结果表明开关体内存在有峰值电场达GaAs本征击穿场强的多畴输运现象.该研究为非线性光电导开关的产生机理及光激发电荷畴理论的完善提供实验依据和理论支撑.

砷化镓光电导开关混合工作模式

实验中,当偏置电压达到一定阈值时,串联组合(双层)半绝缘(SemiInsulating,SI)砷化镓(GaAs)光电导开关(PCSS)输出为近似方波的双峰脉冲波形。输出脉冲随外加偏置电压的升高,上升时间基本不变,脉宽和下降时间都略有减小,双峰峰值均明显增大,开关呈现出不同于普通单个(单层)开关独特的实验现象。分析认为:串联组合SI GaAs光电导开关和普通单个开关各处于不同的工作模式中,组合开关工作在介于光激发电荷畴(Photoactivated Charge Domain,PACD)和限制空间电荷积累模式(Limit Space charge Accumulation,LSA)(简称限累模式)之间的混合模式,此工作模式使得组合开关中的电场都被扫进阈值之上的负微分迁移率区,抑制了开关进入非线性模式的锁定状态,工作效率较高;而普通开关则工作在光激发电荷畴模式,开关输出电脉冲波形呈现出典型的非线性锁定特性。