r5 下降时间t :从脉冲后沿波形幅度的 90%下降到 10%的时间 。
f6 上冲电压V :脉冲上升沿波形瞬时超过稳态振幅的过冲电压幅 。

25、度 。
over7 下冲电压V :脉冲下降沿波形瞬时低于稳态低电平的过冲电压幅度 。
under8 脉冲宽度t :从脉冲前沿到达波形的 50%开始,至脉冲后沿到达振幅的 50%所w用的时间 。
tw9 占空比D:脉宽t 与脉冲周期T 的比值,即D 。
wT图 2-3 衡量非理想波形的指标 针对 MOPA 光纤脉冲激光器、分布式光纤测温系统等应用对半导体激光器脉冲光源的要求,本文论述的半导体激光器脉冲驱动电路指标如下: 1 根据不同的应用环境和应用目标,重复频率在1KHz 100KHz可调;
2 输出脉冲电流在 2A左右,对应脉冲光功率 1W;
3 脉冲宽度t50ns;
w4 上升时间和下降时间小于10 。

26、ns;
8 暨南大学硕士学位论文 半导体激光器高速脉冲驱动电路的设计与实现 2.2.2 脉冲驱动电路的方案论证和整体架构 脉冲驱动电路以高速开关元件为核心,比较常用的有可控硅、雪崩三极管、 MOSFET等几种开关元件,它们有各自的优缺点,需要根据具体需求确定最合适的选择 。
根据2.2.1节论述的驱动电路指标,本文选择MOSFET作为核心的开关元件 。
主要是基于以下考虑: 1 输出脉冲峰值电流最小在 2A左右,最大为数十 A,可控硅、雪崩三极管和MOSFET 都可以轻易做到;
112 可控硅激励器产生的脉冲宽度由可控硅的放电速度和储能电容决定 ,做到脉11宽在50ns以下很难 。
另外,可控硅脉冲驱动 。

27、需要高压供电,导致电路结构复杂。
3 雪崩三极管可以获得大电流脉冲波形,市面上已经存在诸如 ZTX415 等专门工作在雪崩状态,可以获得高速脉冲的三极管,但缺点是驱动雪崩三极管需要比较复杂的电路结构,并且让三极管工作在雪崩状态需要很高的集电极电压 。
基于以上考虑,论文选择MOSFET为核心开关元件,设计方案如图 2-4所示 。
图 2-4半导体激光器高速脉冲驱动电路原理框图 由 FPGA产生重复频率为10kHz 、脉宽50ns(这两个参数可以通过编程来调节)的触发脉冲,触发脉冲经过脉冲整形和放大电路,输出脉冲驱动 MOSFET的导通与截止,经过 LD放电回路驱动 LD,产生符合要求的光脉冲 。
9 。

28、 暨南大学硕士学位论文 半导体激光器高速脉冲驱动电路的设计与实现 2.2.3 LD开关模块的设计思路 图 2-4给出的原理框图中,“LD开关模块”将前级触发脉冲的功率放大后驱动半导体激光器发光,是整个电路中最重要和最难实现的部分:对MOSFET的快速开关,要兼顾高重复频率、快变边沿、窄脉宽及高峰值功率等几个指标 。
本节将从MOSFET的开关特性、高速驱动需求、元件选型、寄生效应等几个方面展开理论论述 。
2.2.3.1 MOSFET 的开关特性 粗略地说,MOSFET的栅源电压大于阈值电压V ?V 时,漏极和源极之间形成GS TH导电沟道,MOSFET导通 。
作为一种典型的结构,如图 2-5所示的共 。

29、源接法构成的12MOSFET开关电路的详细“开通”过程分为以下四个步骤 ,如图 2-6所示: 图 2-5共源接法的 MOSFET开关电路示意图 1 在第一时段,前级驱动电流对 MOSFET 输入电容充电,使输入电容电压从 0V上升到V。
因为 MOSFET 在这一阶段并未导通,D、S 间有很大的阻抗,所以大部分TH充电电流都流向栅源寄生电容C ,小部分电流流向C ,导致C 两端电压略微降低 。
GS GD GD这段时间叫开启延迟(turn-on delay)时间,因为漏电流和漏电压在这个阶段都没变化 。
2 在第二时段,栅源电压V 从V 逐渐上升到V ,如图 2-6所示 。
由于漏源GS TH GS , 。

30、Miller导电沟道已经建立,R 迅速减小,I 快速上升,同时储存在C 和 C 上的电荷也开DS D GD DS始通过导电沟道释放,V 下降 。
栅极电流I 依然流向C 和C , V 上升 。
结合DS G GS GD GS10 暨南大学硕士学位论文 半导体激光器高速脉冲驱动电路的设计与实现 13MOSFET大信号模型 ,在该时段内MOSFET从饱和区过度到三极管区 。
图 2-6共源接法的 MOSFET开关电路详细开通过程 3 经过第二时段的C 充电,漏源导电沟道进一步加强,D、S间阻抗进一步减小 。
GS11 暨南大学硕士学位论文 半导体激光器高速脉冲驱动电路的设计与实现 由于 MOSFET 的前级不可能 。

31、扇出无限大的电流,故栅极电流I 全部都流向C 以促进G GDC 两端电压反向,同时V 维持V 不变,V 继续减小 。
由于该阶段 D、S间阻抗GD GS GS ,Miller DS不变,I 也不变,所以I 也维持不变 。
G D4 进入第四时段后,C 开始反向充电(设C 的D端为正),C 上的电压也进GD GD GS一步升高,漏源导电沟道在原来的基础上进一步加强,V 增大,I 稍微增大,V 略GS D DS微减小 。

来源：(未知)

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标题：半导体激光器|半导体激光器高速脉冲驱动电路的设计与实现( 四 )