Вышедшие номера
Формирование области пространственного заряда в диффузионных p-n-переходах при обрыве тока высокой плотности
Грехов И.В., Кюрегян А.С.1
1Всероссийский электротехнический институт им. В.И. Ленина, Москва, Россия
Email: ask@vei.ru
Поступила в редакцию: 2 декабря 2004 г.
Выставление онлайн: 19 июня 2005 г.

Проведен анализ процесса обратного восстановления диодов с диффузионными p-n-переходами при высокой плотности обратного тока j. Получено условие нарушения квазинейтральности в диффузионных слоях, учитывающее зависимость подвижностей носителей заряда mu от напряженности поля E и пригодное для широкого диапазона j. Задача о формировании области пространственного заряда (ОПЗ) в контуре с индуктивностью L и активной нагрузкой R сведена к системе двух обыкновенных дифференциальных уравнений. Аппроксимация результатов численного решения этой системы позволила получить приближенные аналитические соотношения между плотностью обрываемого тока j, параметрами контура, диода и формирующегося импульса напряжения (амлитудой Vm и фронтом tp). Изучен вопрос о предельно достижимых параметрах импульса генераторов с индуктивным накопителем энергии и прерывателем тока на основе диффузионных диодов. Определена критическая плотность обрываемого тока jB, при которой поле в ОПЗ вблизи анода достигает пробивного значения EB и начинается интенсивная ударная ионизация дырками, приводящая к замедлению скоростей спада тока и роста напряжения на ОПЗ, вследствие чего при j> jB начинает увеличиваться tp и уменьшаться коэффициент перенапряжения генератора. Величина Vm, соответствующая значению j= jB, равна VB~ m(varepsilon vhlp/ jB)1/2EB3/2, где m - число диодов в прерывателе, varepsilon - диэлектрическая проницаемость полупроводника, vh - насыщенная дрейфовая скорость дырок, lp - глубина залегания p-n-перехода. Выводы теории подтверждены точным численным моделированием процесса восстановления и качественно согласуются с известными экспериментальными данными.