Light-activated silicon diode switches

Abstract

An experimental study of the fundamental limits to current density, power, and speed of light-activated semiconductor switches (LASS) is described. The LASS investigated are high-voltage silicon junction devices illuminated with 1.06-μm laser light. A novel optical delay line is designed in sampling the laser pulses. Experimental results to date demonstrated a switch power of 6.7 MW, a peak electrical pulse power of 4.8 kW, a current density of 150 kA/cm2, a power density of 5.3 GW/cm3, and an electrical pulse rise time of 100 ps. The results of theoretical analysis indicate that the circuit configuration is the main limitation to the pulse rise time.

Мощные оптоэлектронные коммутаторы нано- и пикосекундного диапазона на основе высоковольтных кремниевых структур с p-n-переходами. I. Физика процесса переключения

“…Попытки использования управляемых светом структур с p-n-переходами для формирования мощных высоковольтных электрических импульсов с наносекундными фронтами продолжаются уже более 40 лет [1][2][3][4][5][6][7][8][9][10][11]. Однако до сих пор такие коммутаторы не нашли заметного применения.…”

Picosecond switching of high-voltage reverse-biased p +-n-n + structures to the conductive state by pulsed light

“…Этого недостатка фотосопротивлений лишены вы-соковольтные фотодиоды, в которых и при постоянном смещении легко достижимы напря-женности поля, близкие к пробивным. Первые эксперименты с фотодиодными коммутатора-ми были описаны в статьях [6][7][8], но дальнейшего развития эти работы не получили. Вероят-ной причиной этого является то, что теория процесса коммутации высоковольтных фотодио-дов, необходимая для их проектирования, по сути дела, отсутствует.…”

Optical Triggering of 12 kV 1 cm² 4H-SiC Thyristors

“…Light triggering of Si thyristors is used for driving exсimer lasers, electrical insulation of high power rectifiers, synchronization of power lasers, and fast optical detection (see, for example, [1,2]). Optical switch-on of a silicon carbide thyristor has been demonstrated for the first time in Ref.…”