跟着现代超宽带(UWB)体系的开展，短脉冲功率发作器在高压脉冲功率和脉冲电晕等离子体技能等范畴的使用日益广泛。对任何短脉冲功率发作器来说，超快脉冲开关都是核心部件，也是其功能好坏的关键因素。
这些开关应具有纳秒、亚纳秒开关才能，高重复率、高效率以及高开关时刻稳定性(低颤动)等特色。常用的火花隙开关具有低损耗、高操控电压才能以及大开关电流等长处，但其电极寿数很短，脉冲重复率低且多开关同步体系很杂乱。激光操控的光导开关颤动低，但寿数有限，且价格昂贵。
Grekhov等人根据半导体PN结在高偏压下的新效应规划了两类元件，较好地满意了上述超快脉冲功率开关的需求。第一类是根据pn结在高偏压下的超快电压康复效应而规划的短路开关器材DSRD(driftSTeprecoverydevices)，该器材在功率放大器中用作开关元件(SOS,semicONductoropeningswitch)，使用该开关元件规划的固态调制器可发作脉冲长度3~8ns,脉冲功率50MW~1GW 级，电压50kV~1MV,脉冲重复频率达几kHz的脉冲。第二类器材为DBD,或者是SAS(siliconavalancheshaper)，是根据半导体PN结超快可逆推迟击穿效应而规划的，它被认为是过压火花隙开关的代替。选用这类器材的调制器是根据附加的脉冲峰化效果，SOS在DBD两头发作一个电压上升率极大的负电压，在这种电压源鼓励下，电流将在不到1ns的时刻内经过DBD切换到负载。该类调制器能发作幅值几百kV,上升时刻小于1ns,峰值功率达1GW,长度1~2ns的脉冲。
1 推迟击穿开关物理机制
半导体二极管推迟击穿效应由I.V.Grekhov等人发现。当某种结构(如p+nn+)的硅二极管两头快速加压到超越静态击穿电压时，器材在快速击穿前有几ns的推迟。当雪崩电离波以快于载流子饱满漂移的速度扫过本征资料区时，就会发作ps级击穿，作业原理简述如下。
对图1所示的半导体(硅资料)pn结二极管，其p+n结的静态击穿电压为：
(1)
式中：Ec为磕碰电离的临界电场强度;NA为p+ 区掺杂浓度，NA=1019cm-3;ND为n区掺杂浓度，ND=1014cm-3;ε为资料介电常数;q为电子电荷。
经过求解泊松方程，能够得到在常起伏电流密度J0反向施加于上述二极管时空间电荷区(SCR,space-chargeregion)中电场强度随时刻的改变。SCR中时变电场值与临界击穿场强Ec值相穿插的点随时刻向nn+ 结移动。经过简略的剖析能够得到，当电流密度J0为常数时，该穿插点的移动速度：
(3)式标明：有或许发作一个速度比饱满漂移速度更快的雪崩电离波前，且能够把该波前看成是经过n区传达的电离波，并由此发作高电导的电子空穴等离子体。假如驱动二极管的电流足够大，致使电场增大的速度高于由于电离磕碰引起的载流子发作所导致的电场减小的速度，那么在SCR中就会发作E>Ec的区域，然后导致推迟击穿效应。
从前面所述的推迟击穿开关物理机制可看出，发作推迟击穿雪崩电离波的必要条件是：
式中：vs是载流子饱满漂移速度。
从(1)式能够看到，器材n区的掺杂浓度取决于所需雪崩击穿电压值VBR,对脉冲功率技能使用来说，VBR越大越好，所以ND越低越好。假如取ND=1014cm-3,vs=1.0&TImes;107cm/s,可得Jmin=160A/cm2,所以要求外加反偏电压所发作的电流密度至少大于160A/cm2.咱们知道，在雪崩击穿前，SCR中只要位移电流，关于具有常值dV/dt的外加脉冲来说，它在SCR区中发作的位移电流：
式中：VA是加于二极管的电压;Vbi为内建电势(一般为0.5~0.8V)。对图1所示器材，若dVA/dt≥4kV/ns,VA=4kV(代入公式(5)时取负值，由于其正极加在n端，见图1)，使用公式(5)可算得Jd=183A/cm2,满意发作雪崩的必要条件式(4)。
