光电导开关 Photoconductive switches

2022-11-01 10:01:01 浏览:239

定义

电开关由光通过光致电导率控制。

光导开关是一种基于材料的光导性的电气开关,即由于光照射而增加其电导率。 在几乎所有情况下,人们都使用半导体材料,其中吸收的光(光子能量高于带隙能量)产生自由载流子,然后有助于导电性。 常用的材料是铬掺杂砷化镓 (Cr-GaAs)、低温生长砷化镓 (LT-GaAs)、磷化铟 (InP)、非晶硅和蓝宝石上硅 (SoS)。 为了减少开关的恢复时间(由光激发载流子的寿命决定),通常使用低温生长(通常随后是快速热退火),一些掺杂(例如GaAs中的铬)或离子轰击来产生晶体缺陷。 除了恢复时间外,重要的标准是带隙能量、暗电阻率和电击穿电阻。

光电导开关有不同的设计:

  • 几毫米甚至厘米长的散装设备,端面带有电触点,用于切换非常高的电压(有时高于 100 kV)
  • 微带中间隙小的设备;间隙可以是直的或交叉的,宽度在几微米到几十微米之间;适用于具有极高速度的低功耗应用
  • 用于最高速度的滑动接触装置,其中共面带状线的两个平行条带之间的点被照亮

所有这些设备都是金属-半导体-金属(MSM)类型。

光电导开关用于各种目的:

  • 用于光电导采样,特别是用于高速集成电子电路的测试(甚至在切割晶圆之前,因为只有直流和低频信号才需要电触点)
  • 用于产生太赫兹脉冲
  • 用于在连续波和脉冲模式下通过直流到射频转换产生微波和毫米波(例如,使用冻结波形发生器)
  • 作为光纤通信中的高速光电探测器
  • 在非常快速的模数转换器中

参考文献

[1] F. W. Smith et al., “Picosecond GaAs-based photoconductive optoelectronic detectors”, Appl. Phys. Lett. 54 (10), 890 (1989), doi:10.1063/1.100800
[2] D. Krokel et al., “Subpicosecond electrical pulse generation using photoconductive switches with long carrier lifetimes”, Appl. Phys. Lett. 54, 1046 (1989), doi:10.1063/1.100792
[3] C. H. Lee, “Picosecond optics and microwave technology”, IEEE Trans. Microwave Theory Technol. 38 (5), 596 (1990), doi:10.1109/22.54928

光学器件

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