超快速砷化镓雪崩开关中高浓度等离子体形成机理研究

【作者】 胡龙； 苏建仓； 方旭； 夏文锋；

【机构】 西北核技术研究所高功率微波技术重点实验室；

【摘要】 本文根据低光能触发、超快速砷化镓(Ga As)雪崩开关的模拟和实验研究结果,分析了开关超快速雪崩导通过程中等离子体形成机理。Ga As雪崩开关受光触发后,电流通道内产生多个高电场(200-400 k V/cm)雪崩电离畴,畴内载流子雪崩倍增使等离子体浓度急剧提高。等离子体浓度提高导致雪崩电离畴峰值电场提高、宽度减小,雪崩电离畴湮灭使开关超快速导通。实验工作电压5.2 k V时,0.625 mm厚的Ga As雪崩开关导通时间为200 ps,触发光脉冲能量约为5.6nJ,实验结果与模拟结果符合较好。此外,进一步分析了电流通道内电流密度分布特征及其对器件寿命的影响,研究结果对改进器件结构、实现器件长寿命具有重要意义。更多还原