提出了一种用于降低触发电压的两级防护SCR(TSPSCR)。在传统LVTSCR中植入P-ESD层, 增设额外的二极管。因为P-ESD层的掺杂浓度较高, 该器件能更早发生雪崩击穿而触发第一级泄流路径, 从而开启第二级泄流路径。Sentaurus TCAD仿真结果表明, 该器件的触发电压从传统器件的10.59 V降低至4.12 V, 维持电压为1.25 V, 1 V直流电压下漏电流仅为7.85 nA。优化后的TSPSCR适用于先进1 V工作电压的电路中。

提出了一种用于静电放电(ESD)保护的PMOS器件触发SCR器件(PMTSCR)。PMTSCR器件的开启由寄生PMOS的沟道长度、SCR器件寄生阱电阻RPW和RNW决定。器件具有触发电压低的优点。实验结果表明，通过调整PMTSCR器件的结构参数，相比于传统低电压触发SCR器件(LVTSCR)，PMTSCR器件的触发电压由63 V下降到44 V，触发电压减少30%，同时器件的ESD漏电流保持不变。

依据触发电压VS、触发电流IS、维持电流IH及触发电压、维持电流高低温变化率指标要求，利用Silvaco-TCAD半导体器件仿真软件完成了双向低触发电压横向晶闸管(SCR)放电管的设计。详细分析了对触发特性产生显著影响的结构参数(N-衬底区、寄生PNP晶体管P-集电区、寄生NPN晶体管P-基区、N+阴极区、N+触发区、寄生PNP晶体管P-集电区与寄生NPN晶体管P-基区间距、寄生NPN晶体管表面基区宽度)对器件输出I-V特性及抗瞬态电流烧毁能力的影响。根据设计得到的器件结构参数，绘制版图、制定双向低触发电压横向SCR放电管工艺方案并进行试制。通过实际流片，对关键的设计及工艺进行攻关，研制出样片触发电压VS、触发电流IS、维持电流IH及触发电压、维持电流高低温变化率完全满足电参数指标要求。

实验研究了开关闭合抖动随欠压比和脉冲触发电压的变化关系, 利用紫外光纤探测器测量不同间隙放电时延, 分析了放电过程对多间隙开关闭合抖动的影响, 并研究采用预电离方法降低开关触发电压。实验表明: 开关抖动随脉冲触发电压与欠压比的乘积增大呈指数下降趋势; 当触发电压和欠压比的乘积大于33 kV时, 开关抖动小于5 ns; 乘积大于45 kV时, 开关抖动降到3 ns以下并趋于饱和; 对六间隙气体开关抖动的贡献, 触发间隙占30%~40%, 其余5个间隙为60%~70%; 欠压比和触发电压对触发间隙击穿抖动的影响最大, 对随后放电的3个间隙影响较小, 对最后2个间隙几乎无影响; 当欠压比大于57%时, 采用预电离措施使开关的触发电压降低了10 kV以上。

为了实现在大气压下低触发电压的多通道放电，以阵列微孔阴极结构作为触发装置设计了一种新型纳秒脉冲开关。以激光打孔的双面环氧板为阵列微孔阴极，研究了开关工作系数、微孔阴极放电电流、微孔阴极孔数及微孔阴极孔径对开关触发电压、延迟和抖动时间的影响。实验结果表明：更多的阵列微孔、100 μm的微孔孔径能够降低开关的触发电压，同时高开关工作系数、大触发电流、多阵列微孔能够减少开关的延迟和抖动时间。因此，为了获得更高性能的纳秒脉冲开关，除了对开关结构的进一步改善，这几个影响开关性能的因素是设计开关时应主要考虑的。

设计了一种辉光放电触发赝火花开关, 对其时延和抖动特性进行系统研究。研究了开关时延、抖动与辉光放电电流、气压、触发电压及阳极电压的关系。当辉光放电电流小于0.30 mA时, 开关无法触发导通；当电流为0.35~0.60 mA时, 随辉光放电电流的增大, 开关时延、抖动减小；当辉光放电电流为0.60 mA时, 开关时延、抖动基本不变, 出现饱和。当氦气气压低于6 Pa, 开关难以触通, 与理论计算值6.95 Pa吻合；当氦气气压为6~12 Pa时, 开关的时延、抖动随气压的升高而减小；气压为12~30 Pa时, 开关工作在比较稳定的状态。当触发电压小于3 kV, 开关难以触通；随着触发电压的增大, 开关时延、抖动减小；当触发电压大于5.3 kV, 开关时延、抖动基本保持不变。开关在稳定工作条件下, 阳极电压在8~25 kV范围内变化时；开关时延基本不变。

在新的强激光能源系统中,采用了一种大电荷转移量同轴结构的两电极气体开关。为了研究气体开关的开通过程,采用仿真软件ATP与PSCAD分别对该开关在开通过程中的某些特征参量对开通特性的影响进行了仿真分析和研究,提出了一种用于模拟气体开关开通过程的模型,并由此得到了触发电压与导通能量之间的关系曲线,并从中得出结论,触发能量对气体开关导通的影响不大。