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用光电导开关产生稳幅无晃动超快电脉冲的研究

作　者: 马德明
导　师: 施卫
学　校: 西安理工大学
专　业: 物理电子学
关键词: 光电导开关 超快电脉冲 电压幅值稳定性 时间晃动
分类号: TN365
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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内容摘要


本文在借鉴SI-GaAs光电导开关研究成果的基础上,结合国家高技术研究发展计划(863计划)课题“高电压无晃动光电导高速开关关键技术研究”(No:863-804-2002AA842211)和国家自然科学基金课题“大功率超快电脉冲(ps)光电导开关微波源的研究”(No:50077017),针对超快精同步控制应用的实际要求,采用了理论分析和实验研究相结合的方法,开展了对光电导开关产生稳幅无晃动超快电脉冲的研究,取得如下成果和结论: 1.光电导开关的超快特性主要由触发光脉冲脉宽和开关芯片材料载流子复合寿命决定。减小触发光脉冲脉宽可以改善输出电脉冲的上升沿,而选择载流子复合寿命小的开关芯片材料可以减小输出电脉冲的下降沿,通过对触发光脉冲和开关芯片材料的合理选择可以获得超快电脉冲。 2.实验结果还表明,光电导开关输出电脉冲的脉冲宽度同时还与触发光脉冲能量和开关偏置电压有关,减小触发光脉冲能量,增加偏置电压可以在一定程度上减小输出电脉冲的脉冲宽度,理论上对这一实验现象作了合理的解释。 3.光电导开关输出电压的大小在外电路一定的条件下主要由偏置电压决定,同时开关芯片材料、开关电极间隙宽度以及触发光脉冲能量也会对其产生一定的影响。通过合理选择触发条件和优化设计开关可以获得一定幅值大小的超快电脉冲。 4.理论和实验结果表明,光电导开关工作在饱和状态下具有稳幅特性,减小西安理工大学硕士学位论文开关电极间隙宽度,增大触发光脉冲能量可以获得幅值稳定,不随触发能量波动而变化的超快电脉冲。 5.光电导开关对光信号具有Ps量级的响应速度,使得其触发晃动时间在Ps量级。理论分析认为,这是由半导体芯片材料参数所决定的,通过选择合适的开关芯片材料参数,可以获得Ps量级晃动的超快电脉冲。 6.利用具有全固态绝缘结构的横向型半绝缘GaAs光电导开关,分别在ns、Ps和fs超快激光脉冲触发下测试其超快特性和输出电压幅值的稳定性。实验中得到了触发晃动时间无法分辨、幅值变化小于1.2%的稳定超快电脉冲和上升沿为83Ps,脉冲宽度为133ps的超快电脉冲,从而为超快精同步控制应用提供了依据。关键词:光电导开关超快电脉冲电压幅值稳定性时间晃动 本研究得到国家高技术研究发展计划(863计划)课题“高电压无晃动光电导高速开关关键技术研究”(No:863一804一2002AA842211)和国家自然科学基金课题“大功率超快电脉冲(ps)光电导开关微波源的研究”(No: 50077017)的资助。

全文目录


1 绪论  12-23
  1．1 本论文的研究背景及意义  12-15
    1．1．1 惯性约束核聚变  12-13
    1．1．2 惯性约束核聚变的研究现状  13-15
  1．2 国内外研究概况与进展  15-21
    1．2．1 光电导开关的发展历史  15-16
    1．2．2 光电导开关的研究现状  16-18
    1．2．3 光电导开关的应用研究  18-21
  1．3 本论文的研究内容和方法  21-22
    1．3．1 研究内容  21
    1．3．2 研究方法和技术路线  21-22
  1．4 本章小结  22-23
2 理论分析  23-42
  2．1 光电导开关的工作原理和工作模式  23-26
    2．1．1 光电导开关的工作原理  23-24
    2．1．2 光电导开关的工作模式  24-26
  2．2 线性工作模式下光电导开关输出电脉冲特性分析  26-41
    2．2．1 理论模型  26-32
    2．2．2 光电导开关的超快特性分析  32-34
    2．2．3 光电导开关输出电脉冲的幅值分析  34-39
    2．2．4 光电导开关触发晃动性分析  39-41
  2．3 本章小结  41-42
3 实验研究  42-61
  3．1 实验设计  42-49
    3．1．1 实验方案设计  42-43
    3．1．2 光电导开关的设计与制作  43-48
    3．1．3 测试电路和实验装置  48-49
  3．2 实验测试与结果分析  49-59
    3．2．1 光电导开关超快特性和触发晃动性研究  49-53
    3．2．2 光电导开关输出电压幅值及稳幅条件研究  53-57
    3．2．3 偏置电压对光电导开关输出电脉冲宽度的影响研究  57-59
  3．3 本章小结  59-61
4 应用研究  61-68
  4．1 开关设计与测试装置  61-62
  4．2 实验测试及结果分析  62-66
    4．2．1 精同步控制开关输出电脉冲电压幅值稳定性测试  62-64
    4．2．2 精同步控制开关输出电脉冲的超快特性测试  64-65
    4．2．3 结果分析  65-66
  4．3 本章小结  66-68
5 结论和建议  68-70
  5．1 结论  68-69
  5．2 存在问题和建议  69-70
致谢  70-71
参考文献  71-75
附录  75-76

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 半导体技术 > 半导体光电器件 > 半导体激光器件
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