学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

高电压强电流下GaAs光电导开关的损伤及寿命分析

作　者: 裴涛
导　师: 施卫
学　校: 西安理工大学
专　业: 物理电子学
关键词: GaAs光电导开关 EL2能级 丝状电流 流注理论 组合开关
分类号: TN25
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 32次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


GaAs光电导开关(Photoconductive Semiconductor Switches简称PCSS’s)具有触发无晃动、寄生电感电容小、上升时间快、重复频率高等特点,特别是耐高压及大功率容量使其在超高速电子学和大功率脉冲产生与整形技术领域具有广泛的应用前景。然而高增益模式下存在丝状电流现象且锁定时间长达几到几十微秒,极易造成开关电极和芯片材料的损伤,极大的缩短了开关的使用寿命,限制了这类器件在高电压大功率领域的应用。寿命问题已经成为制约开关发展的关键因素。分析了开关电极和芯片材料的退化和损伤机制。指出芯片材料的损伤主要是由于EL2能级的存在；深能级缺陷及热效应是导致开关击穿的主要原因。电极的退化和损伤主要是由于强电场触发时,开关电极金属-半导体材料互扩散、金属电极的电迁移等效应。在高压强流下分别进行了开关的寿命实验和耐压实验。基于光电导开关中丝状电流的流注理论解释了开关芯片上损伤的深沟道现象。认为电流流注首先出现于载流子高密度区,由于辐射复合和再吸收,会触发材料产生新的电子-空穴对,导致载流子雪崩倍增。随着电流的增加,容易在熔融材料的流注通道上产生二次流注,这样流注通道不断积累,最终造成了很深的损伤沟渠。通过两种组合开关可以抑制锁定效应,提高高压强流下开关的寿命。GaAs PCSS’s与气体开关的组合开关：既可以获得更大的电流脉冲；又可以获得超快的下降沿,后者可以避免由锁定效应引起的开关的持续损伤,同时,气体间隙的存在使得光电导开关不会长时间承受高电压,有利于提高开关寿命。双层GaAs PCSS’s的组合开关：两层GaAs开关既能先后发生高增益过程,又能相互抑制对方进入锁定状态,因此在高于非线性触发光电阈值的条件下,既具有非线性模式特有的所需光能小的优点,又具有线性模式特有的使用寿命长的优点。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-8
1 绪论  8-17
  1.1 研究背景及意义  8-9
  1.2 光电导开关的发展历史  9-10
  1.3 光电导开关的应用前景  10-11
  1.4 光电导开关的基本结构  11-13
  1.5 光电导开关的两种工作模式  13-15
    1.5.1 光电导开关的线性工作模式及其特性  13-14
    1.5.2 光电导开关的非线性工作模式及其特性  14-15
  1.6 本论文的主要研究内容  15-16
  1.7 本章小结  16-17
2 光电导开关的制作  17-29
  2.1 光电导开关芯片材料的选取  17-18
  2.2 光电导开关的绝缘封装  18-19
  2.3 光电导开关电极的设计  19-21
    2.3.1 电极间隙的设计  19-20
    2.3.2 电极结构的设计  20
    2.3.3 电极刻蚀的设计  20-21
  2.4 欧姆接触的机理  21-25
    2.4.1 金属和半导体接触  21-23
    2.4.2 电流输运机理  23-25
  2.5 光电导开关的制备工艺  25-27
    2.5.1 掺杂工艺  25
    2.5.2 金属化工艺  25-26
    2.5.3 退火工艺  26-27
  2.6 电极欧姆接触的判定  27-28
  2.7 本章小结  28-29
3 光电导开关损伤机理的研究  29-40
  3.1 光电导开关的击穿类型  29
  3.2 影响开关击穿的因素  29-31
  3.3 暗态条件下的击穿  31-32
  3.4 不可恢复性损伤  32-36
    3.4.1 电损伤机理  32-34
    3.4.2 热损伤机理  34-35
    3.4.3 光损伤机理  35-36
  3.5 可恢复性损伤  36-38
  3.6 电极损伤的机理分析  38-39
  3.7 本章小结  39-40
4 光电导开关的寿命分析  40-55
  4.1 器件寿命的衡量标准  40
  4.2 光电导开关的寿命实验  40-42
  4.3 丝状电流性质的分析  42-46
    4.3.1 丝状电流密度及分布  42-44
    4.3.2 光电导开关的流注理论  44-45
    4.3.3 流注理论对丝状电流性质的分析  45-46
  4.4 开关损伤的寿命分析  46-48
    4.4.1 开关损伤的类型  46-47
    4.4.2 提高开关寿命的方案  47-48
  4.5 光电导开关和气体开关结合的组合开关  48-51
    4.5.1 单一光电导开关实验  49
    4.5.2 光电导开关和气体开关的组合开关实验  49-50
    4.5.3 光电导开关和气体开关的组合开关的机理分析  50-51
  4.6 双层光电导开关串联的组合开关  51-54
    4.6.1 单层光电导开关实验  51-52
    4.6.2 双层光电导开关串联的组合开关实验  52-53
    4.6.3 双层光电导开关串联的组合开关的机理分析  53-54
  4.7 本章小结  54-55
5 结论及工作展望  55-57
  5.1 结论  55-56
  5.2 工作展望  56-57
致谢  57-58
参考文献  58-62
附录  62

相似论文

  1. 基于主从结构的3.3kV六组合开关测控系统的设计,TM564
  2. 基于ARM9嵌入式系统的矿用组合开关研究,TP368.12
  3. 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,TN25
  4. 组合开关的伏秒特性及瞬态特性分析,TN25
  5. 基于火花隙的非线性GaAs光电导开关瞬态特性研究,TN25
  6. 输电线路绝缘子雷电闪络特性研究,TM862
  7. 用光电导开关产生超宽带电磁辐射的研究,TN29
  8. 引入子午流注理论辨证治疗慢性荨麻疹,R275
  9. 利用蒙特卡罗方法研究THz辐射特性和光生载流子输运特性,TN201
  10. 用Pspice模拟光电导开关的传输特性,TN25
  11. 用半绝缘GaAs光电导开关产生超短电磁脉冲若干问题研究,TN256
  12. 光电导开关非线性模式的机理分析及应用研究,TN364
  13. 汽车用开关性能试验台系统的研究,U467
  14. 基于PLC的组合开关控制系统研究,TP273.5
  15. 基于Agent的组合开关测控保护系统的研究,TP273.5
  16. 高功率GaAs光电导开关的特性与击穿机理研究,TN25
  17. GaAs光电导开关产生太赫兹电磁波的实验及理论分析,TN36
  18. 汽车组合开关操作性能试验测试与评价方法研究,U463.6
  19. 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,TN36
  20. 基于锥形微纳光管的亚波长聚焦及其应用的研究,TN25
  21. 基于表面等离子体激元谐振环的光学特性研究,TN25

中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 光电子技术、激光技术 > 波导光学与集成光学
© 2012 www.xueweilunwen.com