超快光电导开关传输特性分析与优化方案

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1、8西安理工大学学报JournalofXi’anUniversityofTechnology(2013)Vo1．29No．1文章编号：1006-4710(2013)叭-0008-05超快光电导开关的传输特性分析及优化方案王馨梅，纪卫莉，施卫，张苗苗(1．西安理工大学自动化与信息工程学院，陕西西安710048；2．西安理工大学理学院，陕西西安710054)摘要：超快光电导开关输出的是超宽带的电脉冲信号，因此开关至负载的传输线路设计优劣对输出波形影响很大。本研究分析了光电导开关典型的同轴一微带传输结构，计算了线性工作模式下开关电阻瞬态变化在传输线路阻抗不连续处引起的电磁波反射，及其对输出脉冲波

2、形和电压传输率产生的影响，然后与实测脉冲波形进行了对比，解释了肩峰现象。最后根据仿真结果提出了提高光电导开关传输特性的三种优化方案。关键词：光电导开关；传输特性；电脉冲中图分类号：TN202文献标志码：AAnalysisandOptimizingDesignForMatchingTransmissionCharacteristicsofUltra．FastPhotoconductiveSemiconductorSwitchesWANGXinmei，JIWeili，SHIWei，ZHANGMiaomiao(1．FacultyofAutomationandInformationEnginee

3、ring，Xi’anUniversityofTechnology，Xi’an710048，China；2．FacultyofScience，Xi’anUniversityofTechnology，Xi’an710054，China)Abstract：Theoutputofanultra—fastphotoconductivesemiconductorswitch(PCSS)isultra—widebande-lectricpulses，SOthatthegooddesignoftransmissionlinefromtheswitchtotheloadhasagreateffectupo

4、ntheoutputwaveforms．Thecoaxial-to·microstriptransition，aclassictransitionstructureofplanarPCSS，isanalyzedinthispaper．Consideringthetransientresistanceofthelinear—modePCSS，thereflee—tionsofelectromagneticwavecausedattheimpedancesdiscontinuitypointsarecalculated．Itsinfluencesontheoutputwaveformando

5、nthevoltagetransmissioneficiencyarecomputed．Andthen，thecontrastsaremadewiththerealmeasuredpulsewaveforms，thusaccountingfortheshoulderpeakphenomenon．Finally，inaccordancewiththesimulationresults，threekindsofoptimizedschemesofimprovingPCSStransmissioncharacteristicsaresuggested．Keywords：ph0t0c0nduct

6、iVesemiconductorswitch；transmissioncharacteristic；electricpulse具有超快上升沿的大功率电脉冲序列在科研、电极吸收，迅速恢复为半绝缘态使开关闭合。随着医疗、国防等领域中有广泛应用。当脉冲功率系统超短脉冲激光器技术的迅猛发展，超快光电导开关需要兼顾超快开通、高重复频率、高功率、低触发抖在超宽带雷达、超宽带通信等领域的应用前景越来动时，光电导开关(PhotoconductiveSemiconductor越广阔。超宽带电脉冲的传输结构设计优劣对输出Switch，PCSS)是所有功率开关器件中的最优选波形和电压传输效率影响很大，因此有必

7、要对光电择¨引。其工作原理是用超短激光脉冲触发高偏置导开关传输线路中所有阻抗不连续点进行分析和优电场下的半绝缘半导体，瞬间产生大量光生电子一化设计。空穴对参与电流输运，再随着光生载流子的复合和收稿日期：2012—12-02基金项目：国家自然科学基金资助项目(60906029)；陕西省教育厅专项科研计划基金资助项目(09JK663)；广东省产学研基金资助项目(2011B090400362)。作者简介：王馨梅，女，副教授，博士，研究方向