As GaAs-PCSS has the following advantages as fast responsiveness, jitter-free, high power capacity, small size, anti-electromagnetic interference and photoelectric separation, it has widespread applications and promising prospect in the fields as compact pulsed power source, high-power ultra-wideband technology, ultrafast electronics and THz generation and detection. As for the short lifetime of GaAs-PCSS in nonlinear mode caused by the massive current in current filament, multi-channel conduction in parallel can improve this shortage. This project plan to invent GaAs-PCSS with multi-channel structure, optimize laser diode trigger to fulfill multi-channel conduction condition, utilize PCSS test platform based on solid-state pulse forming line technology, study how channel structure, number, size, gap, circuit parameters, laser power and optical field distribution affect multi-channel conduction characteristics, explore stable multi-channel conduction conditions, analysis the relationship between lifetime and multi-channel conduction characteristics, such as number of conductive channels, current, on-resistance and pulse waveform. This project will provide a practical technical approach and some referential value for improving GaAs-PCSS`s applications in high-power and high-current conditions.
砷化镓光导开关(GaAs-PCSS)因具有响应快、抖动小、耐压高、体积小、光电分离等优点,在紧凑型脉冲功率源、高功率超宽带脉冲源、超快电子学、THz产生与探测等领域有着极其广阔的前景。但GaAs-PCSS非线性导通时,电流丝中电流过大将引起GaAs破坏,导致开关寿命很短,极大制约实际应用。针对其电流丝导通的特点,本课题拟开展具有多通道结构的GaAs-PCSS的研究,优化激光二极管触发器以适应多通道导通的要求,利用基于固态脉冲形成线技术的光导开关测试平台,研究通道结构、数量、尺寸、间隔、外电路参数、激光功率和光场分布等参数对多通道导通特性的影响规律,探索GaAs-PCSS稳定发生多通道导通的条件,分析导通通道数、导通电流、导通内阻、脉冲波形等导通特性与导通寿命的关系,为提高GaAs-PCSS在高功率大电流工作时的导通寿命,推广其在高功率脉冲领域的应用,提供一条可行的技术途径。
与常规半导体开关相比,砷化镓光导开关具有高电压、大电流、高功率容量、快响应、低抖动、结构简单、光电隔离、等诸多优点。在紧凑型脉冲功率技术、高功率微波技术、THz技术、超快电子学和瞬态电磁技术等方面具有广阔的应用前景。但在砷化镓光导开关高功率非线性导通过程中的的丝状电流将引起开关的热损坏,极大地限制砷化镓光导开关的实际应用。.在国家自然科学基金的资助下,本项目开展了多通道砷化镓光导开关的导通特性和寿命研究,完成了项目计划书的研究内容,达到了项目计划书的研究目的。包括:完成了多通道砷化镓光导开关的设计、制备及工艺探索,对激光二极管触发器进行了研制与改进,全面改进了砷化镓光导开关测试平台,研究了砷化镓光导开关导通内阻、导通时间、导通寿命与各项参数的关系,探索了光导开关非线性导通时电流丝的产生原因以及发展形式,完善了激光激光二极管触发条件下的砷化镓光导开关的失效机理,验证了砷化镓光导开关多通道导通的可行性,获得了砷化镓光导开关多通道导通的触发时间条件和激光能量条件,完成了单体式多通道砷化镓光导开关的性能测试与寿命测试,证明了其具有更高的工作寿命。本项目研究工作为未来砷化镓光导开关投入实际应用提供了理论、技术和工艺参考,取得了具体的效果和意义。.该项目培养了本团队参研人员的创新思维方式和科研方法,实现了青年科研人员个人能力的快速提升。
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数据更新时间:2023-05-31
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