緊湊型固態重復頻率脈沖功率中固體開關技術室其中的關鍵單元技術，光導半導體開關（光導開關，PCSS）以其功率容量高、重復頻率高、導通速度快、抖動小、體積小等優勢成為緊湊型固態重復頻率脈沖功率的較為理想的選擇。但光導開關的工作過程尤其是GaAs光導開關非線性模式下的實驗現象仍缺乏合理解釋，光導開關的功率容量尤其是較高輸出功率下的壽命距離實際應用仍有距離。中國工程物理研究院課題組在高功率長壽命光導開關的工作過程、功率容量和壽命的影響因素方面進行了深入研究，找出了有效提高開關壽命的方法，提出了高功率長壽命光導開關的設計方法。

        高功率光導開關的工作過程研究取得較大進展

　　1、高功率GaAs光導開關

　　分析了開關從線性到非線性的過渡階段，不同模式的放電電流如圖1、圖2所示。

        從全脈寬不變的角度分析了GaAs光導開關的光電導過程，比較回路流過的電荷量與電容初始存儲電荷量的關系，指出開關的關斷并不意味著電路的能量耗盡。研究了外電路參數對GaAs開關工作過程的影響，指出非線性模式的產生與維持受到回路儲能電容、雜散電感的影響。研究了光斑形狀對GaAs開關工作過程的影響，比較了不同的光斑形狀開關的輸出性能，并分析了原因。

　　2、高功率SiC光導開關

　　從光導開關的線性模型的電阻計算公式出發，分析了SiC光導開關導通電阻過大的原因，推導了光脈沖峰值與電脈沖峰值之間的時間延遲與載流子壽命之間的關系式，分析了載流子壽命對SiC光導開關導通電阻的影響。

　　高功率光導開關功率容量研究取得突破

　　1、高功率GaAs光導開關

　　研究了不同偏置電壓（直流、脈沖）對開關擊穿電場的影響，脈沖電場條件下，開關擊穿場強可以超過120kV/cm。比較了環境介質對沿面擊穿的改善，研制出最大工作電壓60kV、工作電流2.4kA的高功率GaAs光導開關。研究了熱損耗及熱損傷對開關重復頻率及壽命的影響，研制了用于開關散熱的微通道散熱器。在工作電壓20kV、導通電流1kA、重復頻率20Hz時，壽命超過10萬次。高功率長壽命GaAs開關結構如圖3所示。

　　2、高功率SiC光導開關

　　采用體開關結構，研制出工作場強大于250kV/cm，導通電流大于90A的SiC光導開關。

　　高功率長壽命光導開關的設計方法

　　高功率長壽命光導開關的設計，需要考慮兩個方面的問題，意識開關的絕緣問題，而是考慮重復頻率運行時開關的散熱問題。高功率長候命光導開關的設計方法如圖4所示。