Вышедшие номера
Пространственная неоднородность ударно-ионизационного переключения силовых кремниевых тиристоров
Российский научный фонд, Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами, 22-29-01257
Любутин С.К.1, Рукин С.Н.1, Словиковский Б.Г.1, Цыранов С.Н.1
1Институт электрофизики УрО РАН, Екатеринбург, Россия
Email: lageres@mail.ru, rukin@iep.uran.ru, ganimed323@mail.ru
Поступила в редакцию: 13 декабря 2023 г.
В окончательной редакции: 12 марта 2024 г.
Принята к печати: 2 апреля 2024 г.
Выставление онлайн: 23 апреля 2024 г.

Проведены исследования процесса переключения силового кремниевого тиристора импульсом напряжения. Установлено, что при увеличении скорости нарастания напряжения dU/dt от 1 до 10 kV/ns напряжение переключения возрастает от 3 до 7 kV, а длительность процесса переключения сокращается до 200 ps. Тиристор с предварительно приложенным напряжением смещения по сравнению с тиристором без смещения имеет меньшую длительность и большее напряжение переключения. При dU/dt > 4 kV/ns напряжение переключения тиристора без смещения становится больше, чем тиристора со смещением, что связано с насыщением скорости движения носителей в нейтральной части n-базы. Моделирование показало, что расчетные и экспериментальные осциллограммы напряжения имеют количественное согласие в случае, когда величина активной площади структуры, через которую проходит ток переключения, с увеличением dU/dt растет, приближаясь к полной площади прибора при dU/dt > 10 kV/ns и стремится к нулю при dU/dt < 1 kV/ns. Показано, что пространственная неоднородность распределения тока возникает на этапе формирования ударно-ионизационного фронта в области, обедненной основными носителями заряда. Величина активной площади пропорциональна максимальной интенсивности процессов ионизации на этом интервале времени. Ключевые слова: ударная ионизация, скорость нарастания напряжения, активная площадь, время переключения
  1. И.В. Грехов, А.Ф. Кардо-Сысоев. Письма в ЖТФ, 5, 950 (1979)
  2. A.F. Kardo-Sysoev. New Power Semiconductor Devices for Generation of Nano and Subnanosecond Pulses, in Ultra-Wideband Radar Technology, ed. by J.D. Taylor (CRC Press, Boca Raton, 2001)
  3. M. Levinshtein, J. Kostamovaara, S. Vainshtein. Breakdown Phenomena in Semiconductors and Semiconductor Devices (World Scientific, London, 2005)
  4. I.V. Grekhov, S.V. Korotkov, P.V. Rodin. IEEE Trans. Plasma Sci., 36 (2), 378 (2008)
  5. I.V. Grekhov. IEEE Trans. Plasma Sci., 38 (5), 1118 (2010)
  6. V.I. Brylevskiy, I.A. Smirnova, A.V. Rozhkov, P.N. Brunkov, P.B. Rodin, I.V. Grekhov. IEEE Trans. Plasma Sci., 44 (10), 1941 (2016)
  7. B.C. DeLoach, D.L. Sharfetter. IEEE Trans. Electron Devices, 17 (1), 9 (1970)
  8. С.Н. Вайнштейн, Ю.В. Жиляев, М.Е. Левинштейн. Письма в ЖТФ, 14 (16), 1526 (1988)
  9. И.В. Грехов, В.М. Ефанов. Письма в ЖТФ, 16 (17), 9 (1990)
  10. А.Ф. Кардо-Сысоев, М.В. Попова. ФТП, 30 (5), 803 (1996)
  11. A.M. Minarsky, P.B. Rodin. Solid-State Electron., 41 (6), 813 (1997)
  12. А.С. Кюрегян. Письма в ЖТФ, 31 (24), 11 (2005)
  13. П.Б. Родин, А.М. Минарский, И.В. Грехов. Письма в ЖТФ, 38 (11), 78 (2012)
  14. M.S. Ivanov, N.I. Podolska, P.B. Rodin. J. Phys.: Conf. Ser., 816, 012033 (2017)
  15. P.B. Rodin, M.S. Ivanov. J. Appl. Phys., 127, 044504 (2020)
  16. M.S. Ivanov, V.I. Brylevskiy, I.A. Smirnova, P.B. Rodin. J. Appl. Phys., 131, 014502 (2022)
  17. А.И. Гусев, С.К. Любутин, С.Н. Рукин, С.Н. Цыранов. ФТП, 50 (3), 398 (2016)
  18. А.И. Гусев, С.К. Любутин, С.Н. Рукин, Б.Г. Словиковский, С.Н. Цыранов. ПТЭ, 4, 95 (2017)
  19. А.И. Гусев, С.К. Любутин, С.Н. Рукин, С.Н. Цыранов. ФТП, 51 (5), 680 (2017)
  20. С.К. Любутин, В.Е. Патраков, С.Н. Рукин, Б.Г. Словиковский, С.Н. Цыранов. ФТП, 57 (7), 594 (2023). DOI: 10.61011/FTP.2023.07.56836.4871
  21. A. Gusev, S. Lyubutin, S. Rukin, B. Slovikovsky, S. Tsyranov, O. Perminova. Semicond. Sci. Technol., 33, 115012 (2018)
  22. A.I. Gusev, S.K. Lyubutin, V.E. Patrakov, S.N. Rukin, B.G. Slovikovsky, M.J. Barnes, T. Kramer, V. Senaj. J. Instrument., 14 (10), 10006 (2019)
  23. A.S. Kesar, A. Raizman, G. Atar, S. Zoran, S. Gleizer, Y. Krasik, D. Cohen-Elias. Appl. Phys. Lett., 117, 013501 (2020)
  24. А.И. Гусев, С.К. Любутин, С.Н. Рукин, Б.Г. Словиковский, С.Н. Цыранов. ФТП, 48 (8), 1095 (2014)
  25. С.К. Любутин, С.Н. Рукин, Б.Г. Словиковский, С.Н. Цыранов. ФТП, 46 (4), 535 (2012)
  26. P. Rodin, U. Ebert, W. Hundsdorfer, I.V. Grekhov J. Appl. Phys., 92, 1971 (2002)
  27. М.С. Иванов, В.И. Брылевский, П.Б. Родин. Письма в ЖТФ, 47 (13), 32 (2021)
  28. P. Rodin, A. Rodina, I. Grekhov. J. Appl. Phys., 98, 094506 (2005)
  29. E.V. Astrova, V.B. Voronkov, V.A. Kozlov, A.A. Lebedev. Semicond. Sci. Technol., 13, 488 (1998)
  30. V.I. Brylevskiy, I.A. Smirnova, A.A. Gutkin, P.N. Brunkov, P.B. Rodin, I.V. Grekhov. J. Appl. Phys., 122 (18), 185701 (2017)
  31. И.В. Грехов, А.Ф. Кардо-Сысоев, Л.С. Костина. Письма в ЖТФ, 5, 961 (1979)

Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.