碳化硅（SiC）单晶基光导开关

        使用光导开关的固态微波产生技术在应用中引起了人们的兴趣，如超宽带（UWB）和高功率微波（HPM）发生器。与传统制备光电导开关的砷化镓（GaAs）和硅（Si）相比，SiC具有能隙大、临界击穿强度高、暗电阻率高、散热优良和载流子寿命超短等优点，使其成为光导开关的理想材料，适用于脉冲功率应用。可供高纯半绝缘SiC衬底制备光导开关，具体以如下参数为例：

1. 高纯半绝缘SiC晶片参数

2. SiC光导开关结构

        目前，常见的SiC光电导开关结构有以下两种：

1)共面电极结构：

        图1a）为共面电极结构，即将两个电极制备在SiC衬底的同一平面上，为电极间的电流通道。该结构的光电导开关受表面加工、绝缘封装等影响较大，介质表面闪络现象容易发生，造成开关击穿。为了防止介质表面闪络，往往需要加大电极间距，从而导致导电电阻较大。另外，由于开关的导通仅限于表面区域，开关导通期间的电流密度可能非常大。

2)反电极结构：

        图1b）是异面正对电极结构，即在SiC衬底的正反面方向上制备电极，使两个电极对向，从而形成电极间的电流通道。激发光从开关的侧面入射。这种结构更适合于制备高压开关装置。但由于激发光是由衬底侧面入射，所以通光场较小，导通电阻也会较大。

图1 SiC光导开关结构 a）共面电极结构     b）异面正对电极结构

        研究表明，高纯半绝缘SiC制备的垂直光导开关的输出电脉冲表现出比横向光导开关更短的接通时间和更大的脉宽。在相同的光照能量下，垂直光导开关在最小导通状态电阻和输出脉冲幅度方面优于横向光导开关。垂直光导开关利用大的有效接触面积来收集光生载流子，通过将光路与载流子传输成直角，它也具有更高的光子吸收效率。

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