Вышедшие номера
Теория дрейфовых диодов с резким восстановлением
Кюрегян А.С.1
1Всероссийский электротехнический институт им. В.И. Ленина, Москва, Россия
Email: kyureg@vei.ru
Поступила в редакцию: 21 октября 2003 г.
Выставление онлайн: 20 мая 2004 г.

Построена аналитическая теория работы дрейфовых диодов с резким восстановлением (ДДРВ) в качестве прерывателя тока в генераторах с индуктивным накопителем энергии. Теория учитывает нелинейность зависимостей сопротивления базовых областей и барьерных емкостей диодов от прошедшего через них заряда. Получены простые соотношения для параметров ДДРВ (толщины и легирования базы, заряда неравновесных дырок, извлекаемого из базы за время TB фазы высокой обратной проводимости, площади и количества m последовательно соединенных диодов), контура (индуктивности и емкости накопителя, начального напряжения UC0 на емкости), которые обеспечат формирование импульса напряжения с требуемыми длительностью переднего фронта tB и амплитудой Um на нагрузке. Показано, что предельные значения коэффициентов перенапряжения Um/UC0 и обострения TB/tB, которые могут быть достигнуты при заданном коэффициенте полезного действия k, ограничены фактором, пропорциональным komega(1-k)EB/Es, где omega=0.27 (для Um/UC0), или omega=-0.3 (для TB/tB), EB - пробивная напряженность поля, Es=vs/mu, vs и mu - насыщенная дрейфовая скорость и подвижность дырок в слабых полях соответственно. Максимальное значение скорости нарастания напряжения, которое может быть получено с помощью одноэлементного (m=1) ДДРВ, равно 0.3vsEB. Проведен сравнительный анализ характеристик ДДРВ на основе Si и 4H-SiC. Результаты аналитической теории подтверждены путем численного моделирования процесса восстановления.