基于SI-GaAs材料的新型脉冲压缩二极管

作     者：屈光辉 汪雅馨 赵岚 徐鸣 贾婉丽 马丽 纪卫莉 Qu Guanghui;Wang Yaxin;Zhao Lan;Xu Ming;Jia Wanli;Ma Li;Ji Weili

作者机构：西安理工大学理学院西安710000 

出 版 物：《强激光与粒子束》 (High Power Laser and Particle Beams)

年 卷 期：2021年第33卷第10期

页      面：126-132页

核心收录：

学科分类：080902[工学-电路与系统] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 

基　　金：陕西省自然基金科学项目(2020JM-462) 国家自然科学基金项目(51877177) 陕西高校青年创新团队(21JP085,21JP088) 陕西省教育厅科学研究计划服务地方项目(19JC032) 

主　　题：SI-GaAs 脉冲压缩二极管 重复频率 脉冲功率源 

摘      要：针对快前沿高重频脉冲的应用需求,设计并研制了一种基于半绝缘砷化镓(SI-GaAs)材料的新型脉冲压缩二极管,通过实验对其压缩性能和重频运行能力进行了测试。实验结果表明,利用此开关能够将前级脉冲的上升沿压缩约270倍和脉宽压缩14倍;并在50Ω负载上,获得脉冲幅度1.3 kV、上升沿约1.6 ns、脉宽40.59 ns的电脉冲,重复频率达1 kHz,总计运行47 min,触发约两百万次。为研究脉冲压缩二极管的工作原理,对其静态伏安特性进行测试。分析认为,在电压初步加载阶段,SI-GaAs材料内的电场增强型的俘获与离化机制导致耐压增强,二极管在实验过程中出现延迟击穿现象;逆向偶极畴效应产生牵引机制,引发快速上升的位移电流,进而导致反偏结雪崩击穿,二极管表现出瞬间负阻特性,在负载上输出高压纳秒电脉冲。新型脉冲压缩二极管无外加触发快脉冲的前级器件,自身可以维持一定时间的强烈雪崩击穿状态,因此具有体积小、生产成本低的优点,可用于制作小型化高重频的纳秒脉冲功率源。