光導(dǎo)開關(guān)

光導(dǎo)開關(guān)概述

近年來，利用光導(dǎo)開關(guān)產(chǎn)生高峰值功率、窄脈沖、低觸發(fā)抖動、較高重頻的電脈沖的優(yōu)點，使得研制體積小、重量輕，具有低截獲概率、高分辨率、強的抗電磁干擾和反隱身能力，集近距離電磁干擾與中遠距離目標探測于一體的光控陣列有源超寬帶雷達成為可能。

硅是第一代半導(dǎo)體光電導(dǎo)材料，它的載流子壽命較長(微秒到毫秒量級)，因此適合在納秒激光脈沖觸發(fā)下產(chǎn)生較寬的電脈沖。砷化鎵是第二代半導(dǎo)體光電導(dǎo)材料，它具有極快的電子遷移速率，是做高壓超快材料的首選，而GaAs的制作工藝已十分成熟，是目前最普遍采用的開關(guān)材料。碳化硅是第三代光導(dǎo)半導(dǎo)體材料，它在高壓和高功率應(yīng)用方面優(yōu)于砷化鎵，由于該材料的制作工藝較為復(fù)雜，材料價格昂貴，碳化硅光導(dǎo)開關(guān)還正處于研發(fā)階段 。

光導(dǎo)開關(guān)具有線性和非線性兩種工作模式。當光導(dǎo)開關(guān)被偏置在較低的電場條件下，光電導(dǎo)材料每吸收一個光子產(chǎn)生一個電子空穴對，開關(guān)材料的電導(dǎo)率和輸出電脈沖的幅度都與光脈沖的強度呈線性關(guān)系;當光脈沖熄滅后，光導(dǎo)開關(guān)將很快恢復(fù)到其原來的高阻暗態(tài);輸出電脈沖的上升時間主要取決于激勵光脈沖的寬度，而下降時間則主要取決于載流子的壽命，這就是所謂的線性工作模式。當光導(dǎo)開關(guān)的偏置電場和觸發(fā)光脈沖能量都達到一定的閾值后，一旦光導(dǎo)開關(guān)導(dǎo)通，即使光脈沖熄滅，開關(guān)也不會立即恢復(fù)到原高阻狀態(tài)，只要能維持供給開關(guān)的能量，開關(guān)就能保持其導(dǎo)通;此時，開關(guān)內(nèi)的平均電場維持在某一個值上，該值與外電路所加的偏置電壓無關(guān)，與觸發(fā)光的能量也無關(guān)，但與材料本身的性質(zhì)有密切的關(guān)系，并將這種現(xiàn)象稱之為"鎖定現(xiàn)象"，即所謂的非線性工作模式。

常見的光導(dǎo)開關(guān)電極結(jié)構(gòu)包括同面結(jié)構(gòu)、異面結(jié)構(gòu)和體結(jié)構(gòu)三種 。