光电导开关(Photoconductive semiconductor switches，PCSS)是超快激光器与光电半导体相结合形成的一类新型器件，在超高速电子学、脉冲功率技术、THz技术等领域具有广阔的应用前景。特别是当需要兼顾输出电脉冲的超快上升沿、无触发晃动、超短脉宽、高重复频率、高功率、抗电磁干扰等方面时，光电导开关是众多功率开关中的最优选择。近年来光电导开关的应用基础研究已进入利用弱光触发来产生高功率高重复频率无晃动超短电脉冲的研究阶段，针对目前砷化镓(GaAs)光电导开关工作中存在的沿面闪络和电路拓扑输出等问题，本文主要完成了以下三个方面的工作:　　(1)分析了单光束触发双开关和双光束延迟触发单开关下的瞬态输出特性。特别是，采用了双光束触发GaAs PCSS的实验设计，通过对电极的特殊处理和耐压设计，分别对12mm和14mm两种不同间隙的GaAs PCSS进行了寿命、耐压和大电流输出测试，获得的耐压强度达32kV，峰值电流达3.7kA。结合带电粒子输运的波动特性，分析了光激发载流子波的输运模型和成畴机制，研究了成畴初期的载流子运动学特征;半定量地给出了双光束延迟触发下光激发多畴的产生、输运和竞争的物理解释，同时讨论了介质加载对畴产生及输运过程的影响。实验结果表明，通过对光子作用下光激发电荷畴的产生和输运进行调节和控制的方式可以在一定程度上抑制丝状电流产生和传播。　　(2)结合火花隙在纳秒脉冲触发下的放电特性，采用了GaAs PCSS串联火花隙放电的实验思路，通过组合开关的二级电离交互作用，将GaAs PCSS中光激发电荷畴的运行约束在猝灭畴状态，实现了级联火花隙放电来调节和控制开关内部碰撞电离的程度，最终获得了光激发畴来引发大电流密度的实验结果。当直流电压与外谐振电路所产生的交变电压在PCSS上叠加时，最终的合成等效电压交替地高于开关的成畴阈值电压。当形成的畴已经到达阳极前，样品的电阻交替保持在一个较低的阻值状态，电压交替地变化于成畴阈值上下，依次循环，光激发载流子始终处于成畴阶段，达到预击穿状态下的大电流输出，最高可达5.6kA。同时，对纳秒脉冲触发下火花隙放电的机理在实验测试和理论分析方面进行了研究。　　(3)基于GaAs PCSS的瞬态工作特性，设计了两种光电导体-气隙放电结构。通过光触发及无光触发的实验测试，结果表明半导体-气隙的微放电机制具有超快输出的特点和较好的重复性。建立了半导体-空气隙在超快时域中的放电物理模型，分析了这种组合放电结构参数对于超快输出特性的影响。