西安理工大学研究者在重复频率条件下光电导开关内部的热积累问题研究上取得新成果！光电导开关（PCSS）是一种集成的半导体器件，通过光触发便可实现绝缘和高导电性之间的转换，具有快导通、耐高压、易集成等优势，可广泛应用于前沿科学、国防应用、大科学工程等领域。
近年来，在不同需求背景下，砷化镓光电导开关（GaAs PCSS）研究进入了以不同组合形式来满足功率密度、重复频率、电脉冲宽度的研究阶段，并致力于探索强电场下弱光（μJ～nJ量级）触发的光电导开关高倍增工作模式（也称非线性工作模式）在特定条件下对应的物理机制。
砷化镓光电导开关在非线性工作模式时，在重复频率触发下，通常表现出高增益和锁定等特性，载流子雪崩倍增效应可以形成强电流，并伴随着高密度丝状电流的产生，加剧载流子的碰撞电离和复合，载流子和声子运动使光电导开关热效应更加明显，进而形成恶性循环，导致开关容易出现明显的热积累现象而引起击穿，制约了砷化镓光电导开关在高电压、强电流条件下的应用。
非线性模式下高密度丝状电流的热效应往往引发砷化镓光电导开关内部温度急剧上升，从而导致可靠性下降甚至热击穿，限制了器件的进一步应用。
砷化镓光电导开关失效的本质是半绝缘砷化镓（SI-GaAs）材料中热损伤多次累积导致的热侵蚀。
由于难以监测这种超快热过程，尚未见砷化镓光电导开关中热效应的实验研究报道。
针对开关热积累问题，研究者们也通过一些技术来优化开关性能，提高开关使用寿命。
现有的相关研究主要通过改变充电方式、器件几何结构、电极金属化等方法优化开关，提高了开关在高电压重复频率下的瞬态性能，但并未分析开关内部热积累导致开关热失效的问题。
因此，热积累是导致开关热击穿的根本原因之一。
西安理工大学理学院的高荣荣、徐鸣、罗伟 等，针对重复频率条件下光电导开关内部的热积累问题，基于理论分析构建二维模型，对高功率砷化镓光电导开关内部丝状电流温度分布进行模拟，获得了开关内部温度的时空变化规律，为改善重复频率条件下光电导开关的热击穿问题及工作寿命的提高给出了理论依据。
他们的研究结果表明，由于材料自身的负微分迁移率和导热系数等物理参数的影响，重复频率越高，热积累效应越明显。
当重复频率为10 kHz时，温度最高升至1262.73 K；在1 kHz重复频率触发下，丝状电流的直径较小（≤10μm）时，开关内部热积累效应不显著，当直径较大（＞10μm）时，温度随着丝状电流直径的增加呈指数升高，温度最高可至871.43 K。
本工作成果发表在《电工技术学报》，论文标题为“重复频率下GaAs光电导开关的热积累研究”。
本课题得到国家自然科学基金项目、陕西高校青年创新团队项目（超快光电器件与材料）、中国博士后科学基金项目、陕西省科技计划重点项目和陕西省教育厅青年创新团队建设项目的支持。