CN117730483A - 通过半导体开启开关产生电脉冲 - Google Patents

Abstract

一个方面提供了一种使用开关电路提供短电脉冲的方法，该方法包括：向与电路内的电气元件电连接的至少一个半导体二极管(101)提供正向电流(Ifwd)并控制到电路内的电气元件(102)的电流；以及通过向至少一个半导体二极管施加反向电压来将至少一个半导体二极管(101)切换到反向偏置，从而使至少一个半导体二极管(101)进入反向恢复状态，并在反向恢复状态的持续时间内控制电流的目的地并生成到达目的地的短电脉冲；反向恢复状态的持续时间基于正向电流的值和反向电压的值。

Description

通过半导体开启开关产生电脉冲

相关申请的交叉引用

本申请要求于2021年8月3日提交，名称为“ELECTRICAL PULSE GENERATION BYSEMICONDUCTOR OPENING SWITCH”的美国临时专利申请序列号63/228,915的优先权，其内容通过引用并入本文。

背景技术

用于确定物体之间的距离或范围的一种技术是使用发射光并接收该光的反射的脉动光源。该系统识别光的发射和反射的接收之间的时间。根据计时信息，系统能够确定产生反射的物体的距离。脉动光源产生并接收许多不同的光发射和反射，从而允许系统确定光源与产生反射的物体之间的许多不同距离。因此，根据计时信息和计算出的距离，系统可以准确地描绘物体的三维图像。用于距离或范围确定和图像生成的一种常见脉动光源是LiDAR(光检测和测距)。LiDAR利用激光器作为设备光源来产生光发射。

发明内容

总之，一个方面提供了一种使用开关电路提供短电脉冲的方法，该方法包括：向与电路内的电气元件电连接的至少一个半导体二极管提供正向电流并控制到电路内的电气元件的电流；以及通过向至少一个半导体二极管施加反向电压来将至少一个半导体二极管切换到反向偏置，从而使至少一个半导体二极管进入反向恢复状态，并在反向恢复状态的持续时间内控制电流的目的地并生成到达目的地的短电脉冲；反向恢复状态的持续时间基于正向电流的值和反向电压的值。

另一方面提供了一种使用开关电路提供短电脉冲的设备，所述设备包括：接收电流的电气元件；以及至少一个半导体二极管与所述电气元件电连接，其中所述至少一个半导体二极管控制流向所述电气元件的电流，并且其中对所述至少一个半导体二极管的控制控制了所述电流的持续时间；其中，对所述至少一个半导体二极管的控制包括：向与电路内的电气元件电连接的至少一个半导体二极管提供正向电流并控制到电路内的电气元件的电流以及通过向至少一个半导体二极管施加反向电压来将至少一个半导体二极管切换到反向偏置，从而使至少一个半导体二极管进入反向恢复状态，并在所述反向恢复状态的持续时间内控制电流的目的地并生成到达目的地的短电脉冲；反向恢复状态的持续时间基于所述正向电流的值和所述反向偏压期间施加的反向电压的值。

上述内容是总结，因此可能包含简化、概括和省略细节；因此，本领域技术人员将理解，该概述仅是说明性的并且不旨在以任何方式进行限制。

为了更好地理解实施例及其其他和进一步的特征和优点，结合附图参考作出以下描述。本发明的范围将在所附权利要求中指出。

附图说明

图1示出了具有半导体开启开关切断的示例激光器开关电路。

图2示出了具有半导体开启开关接通和半导体开启开关切断的示例激光器开关电路。

图3示出了用于多通道激光器的示例基于半导体开启开关的激光器开关电路。

具体实施方式

容易理解的是，除了所描述的示例实施例之外，如本文附图中一般描述和示出的实施例的元件可以以多种不同的配置来布置和设计。因此，如图所示的示例实施例的以下更详细的描述并不旨在限制所要求保护的实施例的范围，而仅代表示例实施例。

贯穿本说明书对“一个实施例”或“实施例”(或类似术语)的提及意味着结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在至少一个实施例中。因此，贯穿本说明书在各个地方出现的短语“在一个实施例中”或“在实施例中”或类似术语不一定全指代同一实施例。

此外，可以在一个或多个实施例中通过任何合适的方式来组合描述的特征、结构或特性。在以下描述中，提供了大量的特定细节，以提供对所要求保护的实施例的完全理解。然而，相关领域的技术人员将认识到，所描述的各种实施例可以在没有一个或多个具体细节的情况下或者利用其他方法、元件、材料等来实践。在其他情况下，未详细示出或描述众所周知的结构、材料或操作。以下描述仅旨在通过示例的方式，并且简单地说明某些示例实施例。

脉冲光源可以用在包含电路的各种系统中，以便确定关于系统或系统周围环境的信息。例如，脉冲光源可以用于获得计时标记、光记录等。当生成用于距离或范围确定或关于系统或环境的其他信息的光脉冲时，期望保持光脉冲尽可能短。然而，虽然光脉冲很短，但峰值照明功率需要相当高。因此，这些光源通常使用氮化镓(GaN)半导体、碳化硅(SiC)半导体或类似的现代半导体技术来构建。这些技术可用于LiDAR系统内，并且可驱动峰值功率为数十瓦的LiDAR激光器。然而，在这些情况下实现的最短脉冲持续时间略低于1纳秒(ns)，这可能比许多应用所需的时间要长。此外，这些晶体管价格昂贵并且需要特定的驱动电路，从而使得整个系统变得昂贵且更大以容纳数量增加的电子元件，特别是在多通道激光器的情况下。

在传统的激光二极管开关电路中，例如用于LiDAR或其他需要切换类似电流和电压的电路或设备的激光二极管开关电路中，来自直流(DC)电源的电流通过半导体晶体管切换到激光二极管。在多通道光源的情况下，每个通道都有一个激光二极管和对应的半导体晶体管。光脉冲的长度由晶体管的开启持续时间控制，晶体管的开启持续时间由通常由栅极驱动器提供的栅极脉冲的持续时间控制。因此，晶体管的最小开启持续时间限制了激光脉冲的长度。一种解决方案是实现与晶体管串联的电容器。通过激光器对电容器进行充电和放电。然而，电容器本质上具有指数放电曲线。因此，与放电的开始相比，放电的尾部可能相对较晚，从而产生比期望的脉冲更长的脉冲。使用电容器通常会产生不短于1纳秒(ns)的脉冲。

在一些利用脉冲光源的系统或设备中，使用多通道光源。在这些应用中，通常希望通道能够独立于其他通道工作。具体来说，一些通道可能需要同时点亮，而其他通道需要在脉冲期间保持关闭。此外，在脉冲期间点亮的一些通道可能需要以与在同一脉冲期间点亮的其他通道不同的脉冲强度和持续时间来点亮。传统的触发解决方案需要针对每个通道的快速开关功率晶体管，从而导致电路体积庞大且昂贵。此外，跨通道同步脉冲也成为一项挑战，并且通常需要昂贵且复杂的同步电路。这些传统解决方案还会增加寄生电感，这降低系统的整体性能。

此外，在用于多通道激光器的传统激光器开关电路中，每个激光器通道都必须由专用的快速开关功率晶体管来操作，并且这些晶体管的栅极由专用的栅极驱动器驱动。在同时发射多个通道的情况下，脉冲的同步就成为一个问题，因为确保从信号发生器到栅极驱动器再到栅极的多条迹线上具有相同的信号延迟变得具有挑战性。此外，从激光器通过晶体管到接地的信号迹线的电感可能很难最小化，特别是当多通道激光器封装小于所有组合的晶体管的封装时。附加电感会恶化脉冲或脉冲的上升时间。

因此，激光二极管开关电路，例如在LiDAR系统或利用脉冲光源的其他电子系统或设备中使用的激光二极管开关电路，可以包括使用半导体开启开关(SOS)，其利用二极管或结的反向恢复效应来终止电流。反向恢复是一些半导体结构(例如半导体二极管)的固有特征，其通常被认为是寄生的，因此是不期望的。通常，反向恢复效应是电子电路(例如整流器、开关电源等)中效率低下的根源。

当半导体结构(例如二极管)从一种偏置模式切换到另一种偏置模式时，会产生反向恢复效应。例如，当激光二极管开关电路被正偏压时，二极管可以在其p导电区域中存储电子并且在其n导电区域中可以存在空穴。这些电子和空穴被称为非平衡载流子。然后，当二极管从正偏压快速切换到反向偏压时，非平衡载流子的产生可能突然停止。然而，现有的非平衡载流子不会立即消散，并且可能在反向偏压下继续短时间导电，从而产生反向恢复效应。反向恢复效应的时间长度可以取决于施加到二极管的反向电压的值并且可以取决于切换之前的正向电流的值。

反向恢复效应可用于终止通过激光器的电流。通过激光器获得短脉冲的传统系统中的最大问题是晶体管开关电路不能快速切换。因此，通过利用反向恢复效应，可以在晶体管能够截止之前终止通过激光器的电流，从而缩短通过激光器的电流脉冲，进而缩短激光脉冲，而无需依赖晶体管来关闭。因此，与依赖晶体管开关时间的传统系统相比，反向恢复效应的使用缩短了脉冲时间。

反向恢复效应存在于许多可能包含至少一个p-n结或肖特基势垒的半导体结构中。因此，不同的设备可以用作本文描述的系统中使用的半导体开启开关(SOS)。可以用作SOS的一些示例组件可以包括p-n、p-i-n和肖特基二极管、三极管、晶闸管、三端双向可控硅开关、可控硅整流器(SCR)、肖克利二极管、晶体管等。应当理解，这些仅仅是示例并且是非穷举的列表，并且包括反向恢复效应的任何组件都可以在所描述的系统中使用。为了便于阅读，描述将涉及二极管，但这并不旨在以任何方式限制本发明的范围。另外，描述将涉及激光光源。然而，所描述的系统可以应用于利用脉冲光源、脉冲电路或组件、或者需要快速切换的其他电路、设备或系统的任何系统或设备。因此，术语激光器的使用不旨在以任何方式限制本公开的范围。另外，可以使用术语“发光器件”，并且该术语包括发光二极管、激光器以及发射可见光或其他波长的光的其他器件或组件。

SOS开关电路不仅可以用于切断流向激光器的电流(称为切断开关)，而且还可以用于向激光器或其他开关组件提供电流(称为接通开关)。换句话说，SOS还可用于控制通过激光器的电流脉冲的起始。在此配置中，正向偏置的SOS与激光器或其他开关组件并联连接。当晶体管导通电路时，SOS在反向恢复期间充当电流旁路，这意味着电流在反向恢复期间流经SOS，而不是流经激光器或其他开关组件。在反向恢复过程期间使用SOS作为电流旁路使晶体管在此过程期间完全导通。当反向恢复过程结束时，SOS停止导通，并且电流通过激光器或其他开关组件，从而增加激光器或其他开关组件的接通速度。

基于SOS二极管的开关电路，无论处于切断模式还是/或处于接通模式，也可以用于多通道激光器或具有或使用多通道开关或光源的其他系统或设备中，以克服前面提到的问题，例如同步问题和电感会恶化脉冲上升时间。此外，与传统系统相比，在多通道系统中使用反向恢复效应降低了电路的复杂性并且还减少了需要使用的复杂组件的数量。

该系统依赖于这样一个事实：如果事先没有施加正向偏压，基于SOS二极管的激光器开关电路就不会反向导通。如果没有事先施加正向偏压，则不存在现有的非平衡载流子。因此，由于在偏压切换时缺乏导电载流子，因此不会发生反向偏压下的导电。因此，通过将通过SOS开关的正向偏置电流设置为特定值，当晶体管打开时，激光器将同时开始生成光脉冲。应当注意，该系统可以包括控制所有激光二极管的单个晶体管。还可以存在控制多于一个激光二极管的单个晶体管，例如，一个晶体管可以控制两个或三个激光二极管。

然而，如果SOS开关的正向偏置电流为零或负值，则相应的激光器将不会产生光脉冲。因此，可以提前设置二极管的正向偏置，并且当晶体管打开时，如果开关具有正向偏置，则将生成光脉冲。另一方面，如果开关在晶体管打开之前没有正向偏置或具有负正向偏置，则光脉冲将保持关闭状态。另外，由于通过开关的电流量基于正向偏置值，因此可以基于所施加的正向偏置值来修改光脉冲的脉冲强度、脉冲宽度和/或脉冲持续时间。

使用基于SOS二极管的开关电路的优点之一是无需昂贵的同步电路即可实现通道同步。例如，使用SOS开关的接通模式，将通过SOS开关的正向偏置电流设置为特定值，允许所有激光器在多通道配置的晶体管打开时同时开始生成光脉冲。然而，如果SOS的正向偏置电流为零或负值，则相应的激光器将不会产生光脉冲。因此，可以提前设置二极管的正向偏压，并且当晶体管同时打开时，具有正正向偏压的那些通道的光脉冲将同时生成，而没有正向偏压或具有负正向偏压的通道将保持关闭。另外，由于通过开关的电流量基于正向偏置值，因此每个通道可以基于所施加的正向偏置值而具有不同的脉冲强度、脉冲宽度和/或脉冲持续时间。

类似地，切断模式可以附加地或替代地用在多通道配置中，从而允许通过所有通道同步缩短脉冲。因此，该系统允许对多通道系统的每个通道进行独立控制，同时仍然允许通道的同步，而不需要复杂的同步电路以及传统多通道系统中发现的恶化脉冲上升时间。此外，由于脉冲持续时间实际上由二极管控制，因此该配置中采用的晶体管不必是快速开关晶体管，从而降低了多通道系统的总体成本。

图1示出了利用半导体开启开关101向电气元件102(在该示例情况下为激光二极管)提供电流或功率的示例开关电路。如本示例电路所示，半导体开启开关(SOS)连接到激光二极管的输入侧。具体地，SOS电气地位于电源104和激光二极管102之间，从而充当激光二极管102的开关。换句话说，SOS控制流向激光二极管102的电流。晶体管103位于激光二极管102的输出侧。

激光二极管102和晶体管103之间的电连接类似于其在传统系统中的电连接。在传统系统中，晶体管103用于控制流向晶体管的电流。然而，在所描述的利用SOS的系统中，SOS与晶体管一起工作以控制流向激光二极管的电流。当晶体管断开时，专用电流源105生成通过SOS的小正向待机电流(Ifwd)，允许SOS保持在正偏置状态，也称为正向偏置。一般来说，与峰值工作电流相比，待机电流Ifwd保持较小。当正偏压时，SOS在其p导电区域中存储电子，在其n导电区域中存储空穴。这些电子和空穴被称为非平衡载流子。

当晶体管导通时，反向电流施加到SOS，从而将SOS转变为负偏压，也称为反向偏压，并进入反向恢复状态。在反向恢复状态期间，SOS不再生成新的非平衡载流子。然而，现有的非平衡载流子不会立即消散，从而允许SOS反向导电，直到所有非平衡载流子耗尽。一旦所有非平衡载流子耗尽，SOS就会突然停止导电，从而切断通过激光二极管的电流，使二极管停止发光。由于SOS在非平衡载流子耗尽时突然停止导电，因此此类系统中的切断比使用电容器的系统更尖锐。在所描述的开关电路中，可以选择元件的参数，使得激光脉冲持续时间不依赖于栅极脉冲宽度或转变打开时间，而是可以仅基于晶体管导通前存储在SOS中的非平衡载流子的量。因此，反向恢复状态的持续时间以及因此提供给激光二极管的电脉冲是基于正向偏置状态期间提供的正向电流的值和反向偏置状态期间提供的反向电压的值的。

因此，电脉冲持续时间不基于晶体管开关时间，而是依赖于SOS。因此，激光脉冲的持续时间可以小于晶体管开关持续时间。与依赖于晶体管开关持续时间的传统系统相比，这允许向激光二极管提供短得多的电流脉冲。另外，由于系统不再依赖于晶体管开关持续时间，因此系统可以利用除快速开关晶体管之外的晶体管，从而降低整个系统的成本。

SOS不仅可以用于切断通过激光二极管的电流，还可以用于启动激光脉冲。图2示出了利用SOS来接通激光器的示例。为了便于理解，图1中示出的描述切断SOS的组件与在图2中的重复。为了清楚起见，还保留了参考数字。图2添加了用于接通SOS的附加组件。如图2所示，除了提供与激光二极管串联的SOS(其为激光二极管提供切断(结合图1描述))之外，还提供与激光器并联的SOS 206，它为激光二极管提供接通。这种二极管配置被称为并联二极管。与切断SOS 101一样，接通SOS 206配备有专用电流源207。

应当理解，所示示例的切断部分以与结合图1描述的相同方式工作。因此，这里将不再重复该描述。相反，在理解电路的其余部分将如结合图1所描述的那样工作的情况下，图2的描述将集中于所示示例的接通部分的工作，。当晶体管(图2中的VT3)103切断时，专用电流源207通过SOS2 206生成待机正向电流(Ifwd2)。当晶体管103打开时，激光器保持断开，因为SOS 101和206都进入恢复模式，也称为反向恢复状态，这导致电流通过SOS2 206但不通过激光器102从DC电源104流到接地。

该电路可以被配置为使得SOS2 206存储比SOS1 101更少的非平衡载流子。因此，SOS2 206首先关闭并重新路由电流通过激光器102。与切断电路一样，出于与结合图1中描述的切断电路讨论的相同原因，通过激光器的电流脉冲的开始不再取决于晶体管103的打开速度。应当理解，附图中示出的示例并不意味着将本公开缩小到这些具体配置。相反，可以使用使用了切断开关、接通开关、多个切断和/或接通开关中的一个或两者等的其他配置。例如，由于SOS2206晚于SOS1 101关闭，从而切断激光器电流，因此电路可以简单地利用SOS2206(接通开关)而不使用SOS1 101(切断开关)。作为另一个示例，可以对SOS1和SOS2两者使用单个待机电流源。在这种情况下，SOS2可以被构造为在相同的待机正向电流下存储比SOS1更少的非平衡载流子。

此外，代替也称为单通道系统的单个切断和/或接通开关配置，所描述的系统可以用在多通道系统中，如图3所示。如前所述，当在传统系统中使用用于多通道激光器的激光器开关电路时，存在有关同步和高电感的问题。所描述的利用基于SOS二极管的激光器开关电路的系统解决了许多这样的问题。多通道配置依赖于这样一个事实：如果没有事先施加正向偏压，SOS可能不会反向导电。换句话说，如果没有正向电流施加到SOS，则施加反向偏压不会导致电流流过SOS。

图3示出了多通道系统，其中图1所示的配置被示出为具有与其他SOS电路并联的每个SOS电路的多通道配置。在实施例中，当晶体管(图3中的VT)截止时，调节器开关(Control1、Control2、ControlN)可用于将通过SOS(分别为SOS1、SOS2、SOSN)的正向偏置电流设置为期望的值，这些期望的值可以包括零或负值。如果正向偏置电流设置为零或负值，则相应的SOS将不会在晶体管打开或导通时传导电流。由于可以针对每个SOS、每个通道独立地设置正向偏置电流，因此每个激光二极管可以具有不同的脉冲强度和/或脉冲持续时间。

由于单个晶体管用于所有或多个通道，因此在打开晶体管时，反向电流同时或同步施加到电连接到晶体管的所有SOS，从而同步与该晶体管相对应的所有通道。因此，在这种多通道系统中不需要传统解决方案中所需的复杂同步电路。然而，光脉冲的持续时间、宽度和/或强度可以根据通过各个SOS开关的初始正向电流值而不同。此外，与具有零或负正向偏压的每个SOS串联的激光器可能根本不产生光。

因此，在所描述的系统中，向SOS提供正向偏置电流的系统不需要高频跟踪，并且可以被实现为负担得起的低电流低速晶体管，这与传统电路相比可以降低成本。此外，与传统系统相比，SOS和相应激光二极管之间的迹线电感更容易保持在最小值，特别是如果SOS以与多通道激光器相同或相似尺寸的封装实现的话。另外，在一个实施例中，同一封装可以包含多通道激光器、SOS二极管、正向电流源、控制多路复用器和逻辑电路，该逻辑电路可以确定哪些激光器必须在下一个激光脉冲期间切换到哪个持续时间，从而与传统技术相比，减少对复杂和/或昂贵电路的需要。还可以以与结合图2描述的方式类似的方式使用SOS接通开关来控制多通道配置中的激光脉冲的开始。

这里参考附图描述了示例实施例，附图示出了根据各种示例实施例的示例方法、设备和程序产品。应当理解，动作和功能可以至少部分地通过程序指令来实现。这些程序指令可以被提供给设备的处理器、专用信息处理设备或其他可编程数据处理设备以产生机器，使得经由设备的处理器执行的指令实现指定的功能/动作。

值得注意的是，虽然在附图中使用了特定的块，并且已经示出了块的特定顺序，但是这些是非限制性示例。在某些上下文中，两个或更多个块可以被组合，一个块可以被分成两个或更多个块，或者某些块可以被适当地重新排序或重新组织，因为明确示出的示例仅用于描述性目的并且不应被理解为限制。

如本文所用，单数“一”和“一个”可被解释为包括复数“一个或多个”，除非另外明确指出。

本公开是为了说明和描述的目的而提出的，但并不旨在是穷举的或限制性的。许多修改和变化对于本领域普通技术人员来说将是显而易见的。选择和描述示例实施例以便解释原理和实际应用，并且使得本领域普通技术人员能够理解具有适合于所预期的特定用途的各种修改的本公开的各种实施例。

因此，虽然这里已经参照附图描述了说明性示例实施例，但是应当理解，该描述不是限制性的，并且本领域技术人员可以在其中实现各种其他改变和修改而不脱离本公开的范围或精神。

Claims (20)

1.一种使用开关电路提供短电脉冲的方法，该方法包括：

向至少一个半导体二极管提供正向电流，所述至少一个半导体二极管与电路内的电气元件电连接并控制至所述电气元件的电流；以及

通过向所述至少一个半导体二极管施加反向电压来将所述至少一个半导体二极管切换到反向偏置，从而使所述至少一个半导体二极管进入反向恢复状态，并在反向恢复状态的持续时间内控制电流的目的地并生成针对所述目的地的短电脉冲；

反向恢复状态的持续时间基于正向电流的值和反向电压的值。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个半导体二极管与所述电气元件电串联；

其中，在反向恢复状态期间，电流的目的地是所述电气元件并且由所述至少一个半导体二极管提供；以及

其中，提供给所述电气元件的电流的持续时间等于反向恢复状态的持续时间，从而向所述电气元件提供短电脉冲。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个半导体二极管与所述电气元件电并联；

其中，在反向恢复状态期间，电流的目的地是接地，所述至少一个半导体二极管在反向恢复状态期间充当电流的旁路；以及

其中，当反向恢复状态结束时，电流流过所述电气元件。

4.根据权利要求1所述的方法，其中在电连接到所述电气元件的晶体管截止时提供所述正向电流；以及

其中，在所述晶体管导通时提供反向电压。

5.根据权利要求1所述的方法，还包括通过调整所述正向电流的值来控制脉冲强度、脉冲宽度和脉冲持续时间中的至少一者。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个半导体二极管包括多个半导体二极管；

其中所述电气元件包括多通道电气元件；以及

其中，所述多个半导体二极管中的每一个串联连接至所述多通道电气元件的至少一个通道并控制所述多通道电气元件的至少一个通道。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述多个半导体二极管中的每一个的正向电流的值独立于所述多个半导体二极管中的其它二极管而设置。

8.根据权利要求6所述的方法，其中半导体二极管的数量少于组合的所有多通道电气元件中的通道总数。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述提供正向电流是由专用电流源执行的。

10.根据权利要求1所述的方法，其中所述电气元件包括发光器件。

11.一种使用开关电路提供短电脉冲的设备，所述设备包括：

接收电流的电气元件；以及

至少一个半导体二极管，与所述电气元件电连接，其中所述至少一个半导体二极管控制至所述电气元件的电流，并且其中对所述至少一个半导体二极管的控制控制了所述电流的持续时间；

其中，对所述至少一个半导体二极管的控制包括：向与电路内的电气元件电连接并控制至所述电气元件的电流的至少一个半导体二极管提供正向电流，以及通过向所述至少一个半导体二极管施加反向电压来将所述至少一个半导体二极管切换到反向偏置，从而使所述至少一个半导体二极管进入反向恢复状态，并在所述反向恢复状态的持续时间内控制电流的目的地并生成针对所述目的地的短电脉冲；

反向恢复状态的持续时间基于所述正向电流的值和所述反向偏置期间施加的反向电压的值。

12.根据权利要求11所述的设备，其中所述至少一个半导体二极管与所述电气元件电串联；

其中，在反向恢复状态期间，电流的目的地是所述电气元件并且由所述至少一个半导体二极管提供；以及

其中，提供给所述电气元件的电流的持续时间等于反向恢复状态的持续时间，从而向所述电气元件提供短电脉冲。

13.根据权利要求11所述的设备，其中所述至少一个半导体二极管与所述电气元件电并联；

其中，在反向恢复状态期间，电流的目的地是接地，所述至少一个半导体二极管在反向恢复状态期间充当电流的旁路；以及

其中，当反向恢复状态结束时，电流流过所述电气元件。

14.根据权利要求11所述的设备，还包括电连接到所述电气元件的晶体管；

其中，在所述晶体管截止时提供所述正向电流；以及

其中，在所述晶体管导通时提供反向电压。

15.根据权利要求11所述的设备，其中所述控制还包括通过调整所述正向电流的值来控制脉冲强度、脉冲宽度和脉冲持续时间中的至少一者。

16.根据权利要求11所述的设备，其中所述至少一个半导体二极管包括多个半导体二极管；

其中所述电气元件包括多通道电气元件；以及

其中，所述多个半导体二极管中的每一个串联连接至所述多通道电气元件的至少一个通道并控制所述多通道电气元件的至少一个通道。

17.根据权利要求16所述的设备，其中所述多个半导体二极管中的每一个的正向电流的值独立于所述多个半导体二极管中的其它二极管而设置。

18.根据权利要求16所述的设备，其中半导体二极管的数量少于组合的所有多通道电气元件中的通道总数。

19.根据权利要求11所述的设备，其中所述提供正向电流由专用电流源执行。

20.根据权利要求11所述的设备，其中所述电气元件包括发光器件。