[发明专利]一种光控半导体开关

说明书

本发明公开了一种光控半导体开关。所述的光控半导体开关的内部包括从上至下依次排列的屏蔽地电极、片式半导体激光器、激光分光耦合器、大面积半导体单元和屏蔽高压电极，在片式半导体激光器、激光分光耦合器的间隙内连接有取电模块或升压模块，光控半导体开关的侧面包裹有绝缘封装外壳，绝缘封装外壳与屏蔽电极共同构成光控半导体开关封装外壳；光控半导体开关的供电与触发信号接口伸出光控半导体开关封装外壳。本发明的光控半导体开关可以用于高功率脉冲电源、紧凑型高功率脉冲组件、小体积高能量脉冲触发等多种场合，具有功率容量高、可靠性高、寿命长、体积小等多种优势。

技术领域

本发明属于脉冲功率技术领域，具体涉及一种光控半导体开关。

背景技术

随着高功率脉冲电源、高功率脉冲组件等提出了长寿命、快前沿、高可靠性、紧凑等方面的要求，具有该类优势的新型固态型开关技术十分重要。现有的电控型功率半导体开关由于触发结构与主回路结构无法分离，导致耐压水平、可靠性、抗反峰能力较差，限制了其在高功率场合的应用；现有的光控晶闸管，其开通速度较慢，无法应用于脉冲功率场合；现有的光导开关较大程度依赖于脉冲充电附属系统或较大体积的激光系统，无法适应小型化的要求。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提供一种光控半导体开关。

本发明具体采用如下技术方案：

一种光控半导体开关，其特点是，所述的光控半导体开关的内部包括从上至下依次排列的屏蔽地电极、片式半导体激光器、激光分光耦合器、大面积半导体单元和屏蔽高压电极，在片式半导体激光器、激光分光耦合器的间隙内连接有取电模块或升压模块，光控半导体开关的侧面包裹有绝缘封装外壳，绝缘封装外壳与屏蔽电极共同构成光控半导体开关封装外壳；光控半导体开关的供电与触发信号接口伸出光控半导体开关封装外壳。

优选的，所述的片式半导体激光器包括分布式半导体激光单元和大电流激光驱动模块；所述的分布式半导体激光单元与大面积半导体单元相匹配；所述的大电流激光驱动模块中的大电流开关器件采用功率半导体器件。功率半导体器件包括但不限于MCT、IGBT、功率MOSFET。

优选的，所述的大面积半导体单元为阵列排列的多元胞，每个元胞的结构形式为以下任意一种：

a.具有一个光门极的元胞；

b.具有二个以上的光门极的元胞；

c.具有一个光阴极的元胞；

d.具有二个以上的光阴极的元胞；

e.具有一个光阴极和一个光门极的元胞；

f.具有一个的光阴极和二个以上的光门极的元胞；

g.具有一个的光门极和二个以上的光阴极的元胞；

h.具有二个以上的光门极和二个以上的光阴极的元胞；

其中，所述的光阴极为吸收光子产生光生载流子的半导体结构，光阴极的基底为半导体材料，在半导体材料上扩散有N型杂质；所述的光门级为吸收光子产生光生载流子的半导体结构，光门级的基底为半导体材料，在半导体材料上扩散有P型杂质。

优选的，所述的光阴极或光门极上蒸镀有增透膜。

优选的，所述的多元胞的阵列形状为扇形、圆形、方形、多边形、环形或半环形中的一种。

优选的，所述的激光分光耦合器为凹透镜、衍射分光镜或光纤中的一种。

优选的，所述的取电模块通过高压供电端取电。

优选的，所述的升压模块采取高频升压方式进行供电。

优选的，所述的绝缘封装外壳的材料为绝缘复合陶瓷。