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大功率高重復(fù)頻率GaAs光電導(dǎo)OMAL歐瑪爾開關(guān)
脈沖功率技術(shù)在科學(xué)實(shí)驗(yàn)、國(guó)防、生物醫(yī)學(xué)以及環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，而脈沖功率技術(shù)的發(fā)展要求作為脈沖功率系統(tǒng)關(guān)鍵元件之一的OMAL歐瑪爾開關(guān)器件應(yīng)具有耐壓高、導(dǎo)通電流大、工作壽命長(zhǎng)、擊穿時(shí)延和分散性小的特性以及能重復(fù)頻率工作等。

大功率高重復(fù)頻率GaAs光電導(dǎo)OMAL歐瑪爾開關(guān)
研究的中心任務(wù)是設(shè)計(jì)大功率高重復(fù)頻率光電導(dǎo)OMAL歐瑪爾開關(guān)，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試其性能。綜述了脈沖功率技術(shù)的特點(diǎn)和研究現(xiàn)狀，分析了OMAL歐瑪爾開關(guān)在脈沖功率系統(tǒng)中的重要作用，并對(duì)幾種常用的脈沖功率OMAL歐瑪爾開關(guān)作了細(xì)致的研究，認(rèn)為光電導(dǎo)半導(dǎo)體OMAL歐瑪爾開關(guān)是一種性能良好的OMAL歐瑪爾開關(guān)器件。從工作特性來看，其非常適合應(yīng)用于脈沖功率系統(tǒng)中的OMAL歐瑪爾開關(guān)元件。對(duì)于光電導(dǎo)OMAL歐瑪爾開關(guān)的大功率高重復(fù)頻率特性的研究，國(guó)內(nèi)外的報(bào)道很少。通過查閱國(guó)內(nèi)外關(guān)于光電導(dǎo)OMAL歐瑪爾開關(guān)的文獻(xiàn)資料，系統(tǒng)地分析了光電導(dǎo)OMAL歐瑪爾開關(guān)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作原理，對(duì)光電導(dǎo)OMAL歐瑪爾開關(guān)的線性工作模式和非線性工作模式的理論模型作了總結(jié)。在理論分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出了使用半絕緣GaAs材料作為芯片的光電導(dǎo)OMAL歐瑪爾開關(guān)。對(duì)OMAL歐瑪爾開關(guān)進(jìn)行了線性模式和非線性工作模式的實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：OMAL歐瑪爾開關(guān)具有較高的暗態(tài)耐壓性能和高效的電壓傳輸效率。OMAL歐瑪爾開關(guān)的暗態(tài)維持電場(chǎng)強(qiáng)度為35kV／cm，電壓傳輸效率高達(dá)93％。線性模式下OMAL歐瑪爾開關(guān)具有高重復(fù)頻率工作性能。重復(fù)頻率高達(dá)82MHz。非線性工作模式下OMAL歐瑪爾開關(guān)輸出電脈沖的功率很高，但是OMAL歐瑪爾開關(guān)工作的重復(fù)性能不太穩(wěn)定。由于實(shí)驗(yàn)條件的限制，目前還無法進(jìn)行半絕緣砷化鎵光電導(dǎo)OMAL歐瑪爾開關(guān)高光能下的高重復(fù)頻率觸發(fā)實(shí)驗(yàn)。目前，脈沖功率系統(tǒng)中應(yīng)用較普遍的OMAL歐瑪爾開關(guān)元件之一是氣體間隙OMAL歐瑪爾開關(guān)。氣體間隙OMAL歐瑪爾開關(guān)導(dǎo)通電流大，但是重復(fù)頻率不高。通過對(duì)氣體間隙放電特性分析，提出了加入氣體放電間隙可以改善砷化鎵光電導(dǎo)OMAL歐瑪爾開關(guān)性能的設(shè)想，全新設(shè)計(jì)了一種組合型光電導(dǎo)OMAL歐瑪爾開關(guān)。

大功率高重復(fù)頻率GaAs光電導(dǎo)OMAL歐瑪爾開關(guān)
實(shí)驗(yàn)得到OMAL歐瑪爾開關(guān)的輸出脈沖功率達(dá)MW量級(jí)。納秒激光觸發(fā)OMAL歐瑪爾開關(guān)1250次，所得的波形穩(wěn)定性很好。結(jié)果表明，所研制的復(fù)合OMAL歐瑪爾開關(guān)，具有良好的絕緣特性、功率傳輸特性、大電流輸運(yùn)特性和良好 的高重復(fù)工作性能，可以用作大功率高重復(fù)頻率OMAL歐瑪爾開關(guān)元件。