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
- И.В. Грехов, А.Ф. Кардо-Сысоев. Письма в ЖТФ, 5, 950 (1979)
- 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)
- M. Levinshtein, J. Kostamovaara, S. Vainshtein. Breakdown Phenomena in Semiconductors and Semiconductor Devices (World Scientific, London, 2005)
- I.V. Grekhov, S.V. Korotkov, P.V. Rodin. IEEE Trans. Plasma Sci., 36 (2), 378 (2008)
- I.V. Grekhov. IEEE Trans. Plasma Sci., 38 (5), 1118 (2010)
- 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)
- B.C. DeLoach, D.L. Sharfetter. IEEE Trans. Electron Devices, 17 (1), 9 (1970)
- С.Н. Вайнштейн, Ю.В. Жиляев, М.Е. Левинштейн. Письма в ЖТФ, 14 (16), 1526 (1988)
- И.В. Грехов, В.М. Ефанов. Письма в ЖТФ, 16 (17), 9 (1990)
- А.Ф. Кардо-Сысоев, М.В. Попова. ФТП, 30 (5), 803 (1996)
- A.M. Minarsky, P.B. Rodin. Solid-State Electron., 41 (6), 813 (1997)
- А.С. Кюрегян. Письма в ЖТФ, 31 (24), 11 (2005)
- П.Б. Родин, А.М. Минарский, И.В. Грехов. Письма в ЖТФ, 38 (11), 78 (2012)
- M.S. Ivanov, N.I. Podolska, P.B. Rodin. J. Phys.: Conf. Ser., 816, 012033 (2017)
- P.B. Rodin, M.S. Ivanov. J. Appl. Phys., 127, 044504 (2020)
- M.S. Ivanov, V.I. Brylevskiy, I.A. Smirnova, P.B. Rodin. J. Appl. Phys., 131, 014502 (2022)
- А.И. Гусев, С.К. Любутин, С.Н. Рукин, С.Н. Цыранов. ФТП, 50 (3), 398 (2016)
- А.И. Гусев, С.К. Любутин, С.Н. Рукин, Б.Г. Словиковский, С.Н. Цыранов. ПТЭ, 4, 95 (2017)
- А.И. Гусев, С.К. Любутин, С.Н. Рукин, С.Н. Цыранов. ФТП, 51 (5), 680 (2017)
- 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
- A. Gusev, S. Lyubutin, S. Rukin, B. Slovikovsky, S. Tsyranov, O. Perminova. Semicond. Sci. Technol., 33, 115012 (2018)
- 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)
- A.S. Kesar, A. Raizman, G. Atar, S. Zoran, S. Gleizer, Y. Krasik, D. Cohen-Elias. Appl. Phys. Lett., 117, 013501 (2020)
- А.И. Гусев, С.К. Любутин, С.Н. Рукин, Б.Г. Словиковский, С.Н. Цыранов. ФТП, 48 (8), 1095 (2014)
- С.К. Любутин, С.Н. Рукин, Б.Г. Словиковский, С.Н. Цыранов. ФТП, 46 (4), 535 (2012)
- P. Rodin, U. Ebert, W. Hundsdorfer, I.V. Grekhov J. Appl. Phys., 92, 1971 (2002)
- М.С. Иванов, В.И. Брылевский, П.Б. Родин. Письма в ЖТФ, 47 (13), 32 (2021)
- P. Rodin, A. Rodina, I. Grekhov. J. Appl. Phys., 98, 094506 (2005)
- E.V. Astrova, V.B. Voronkov, V.A. Kozlov, A.A. Lebedev. Semicond. Sci. Technol., 13, 488 (1998)
- 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)
- 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.