伴随着当代超宽带(UWB)系统软件的发展趋势，短脉冲功率产生器在髙压脉冲功率和单脉冲电晕放电等离子技术技术性等行业的运用日益普遍。对一切短脉冲功率产生器而言，极快单脉冲电源开关全是关键部件，也是其特性优劣的主要因素。

　　这种电源开关应具备纳秒、亚纳秒电源开关工作能力，高重复率、效率高及其高定时开关可靠性(低颤动)等特性。常见的火苗隙电源开关具备无耗、高操纵工作电压工作能力及其大开关电流等优势，但其电级使用寿命很短，单脉冲重复率低且多电源开关同歩系统软件很繁杂。激光器操纵的导光电源开关颤动低，但使用寿命比较有限，且价格比较贵。

　　Grekhov等根据半导体材料PN结在高偏压下的新效用设计方案了两大类元器件，不错地考虑了以上极快脉冲功率电源开关的要求。第一类是根据pn联在高偏压下的极快工作电压修复效用而制定的短路故障电源开关元器件DSRD(driftSTeprecoverydevices)，该元件在功率放大电路中作为电子开关(SOS,semicONductoropeningswitch)，运用该电子开关设计方案的固体解调器可造成单脉冲长短3~8ns,脉冲功率50MW~1GW 级，工作电压50kV~1MV,单脉冲反复頻率达几kHz的单脉冲。第二类元器件为DBD,或是是SAS(siliconavalancheshaper)，是根据半导体材料PN结极快可逆性延迟时间穿透效用而制定的，它被觉得是过压火苗隙电源开关的取代。选用这类元器件的解调器是根据额外的单脉冲峰化功效，SOS在DBD两边造成一个工作电压上升幅度巨大的负工作电压，在这类电压源鼓励下，电流量将在不上1ns的時间内根据DBD转换到负荷。此类解调器能造成幅度值好几百kV,增益值低于1ns,最高值功率达1GW,长短1~2ns的单脉冲。

　　1 延迟时间穿透电源开关物理学体制

　　半导体材料二极管延迟时间穿透效用由I.V.Grekhov等发觉。当某类构造(如p nn )的硅二极管两边迅速充压到超出静态数据击穿电压时，元器件在迅速穿透前有几ns的延迟时间。当山崩水解波以远大于自由电子饱和状态飘移的速率划过本征原材料区的时候，便会产生ps级穿透，原理阐述以下。

　　对图1所显示的半导体材料(光伏材料)pn结二极管，其p n结的静态数据击穿电压为：

(1)

　　式中：Ec为撞击水解的临界值场强;NA为p 区夹杂浓度值，NA=1019cm-3;ND为n区夹杂浓度值，ND=1014cm-3;ε为原材料相对介电常数;q为电子电荷。

　　根据求得泊松方程，能够 获得在常力度电流强度J0反方向增加于以上二极管时空间电荷区(SCR,space-chargeregion)中场强随時间的转变。SCR中时变静电场值与临界值击穿场强Ec值相交叉式的点随時间向nn 结挪动。根据简洁的解析能够获得，当电流强度J0为参量时，该交接点的运动速率：

　　(3)式说明：有可能造成一个速率比饱和状态飘移速率迅速的山崩水解波前，且能够把该波前当做是根据n区散播的水解波，并因此造成高氧化还原电位的电子器件空穴等离子技术。假如推动二极管的电流量非常大，以至静电场扩大的速率高过因为水解撞击造成的自由电子造成所致使的静电场减少的速率，那麼在SCR中便会造成E>Ec的地区，进而造成延迟时间穿透效用。

　　从前边所讲的延迟时间穿透电源开关物理学体制可看得出，造成延迟时间穿透山崩水解波的先决条件是：

　　式中：vs是自由电子饱和状态飘移速率。

　　从(1)式还可以见到，元器件n区的参杂浓度值在于所需雪崩击穿工作电压值VBR,对脉冲功率关键技术而言，VBR越大越好，因此 ND越低越好。假如取ND=1014cm-3,vs=1.0&TImes;107cm/s,可获得Jmin=160A/cm2,因此 规定另加反偏工作电压所造成的电流强度最少超过160A/cm2.我们知道，在雪崩击穿前，SCR中仅有位移电流，针对具备常值dV/dt的另加单脉冲而言，它在SCR区中形成的位移电流：

　　式中：VA是边加个二极管的工作电压;Vbi为内建电势差(一般为0.5~0.8V)。对图1所显示元器件，若dVA/dt≥4kV/ns,VA=4kV(带入公式计算(5)时取负数，由于其正级加进n端，见图1)，运用公式计算(5)算是得Jd=183A/cm2,达到产生山崩的必备条件式(4)。

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