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