Математическое моделирование асимметричных реверсивно-включаемых динисторов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.18, кандидат технических наук Шувалов, Денис Сергеевич

• Шувалов, Денис Сергеевич
• кандидат технических наук
• 2003

Оглавление диссертации кандидат технических наук Шувалов, Денис Сергеевич

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ И ПОСТАНОВКА 14 ЗАДАЧИ

1.1. Анализ методов расчета и моделирования реверсивно- 14 включаемых динисторов

1.1.1. Конструкция и физические основы работы реверсивно- 14 включаемого динистора

1.1.2. Асимметричный реверсивно-включаемый динистор

1.1.3. Теория квазидиодной работы реверсивно-включаемого 18 динистора

1.2. Анализ современного состояния математического 20 моделирования полупроводниковых приборов

1.3. Основные уравнения для моделирования силовых 22 полупроводниковых приборов

1.3.1. Феноменологическая система дифференциальных уравнений 23 полупроводника

1.3.2. Квазипотенциалы Ферми

1.3.3. Сужение ширины запрещенной зоны

1.3.4. Подвижность носителей заряда

1.3.5. Рекомбинация носителей заряда

1.3.6. Лавинная генерация носителей заряда

1.3.7. Тепловые свойства кремния

1.4. Выводы и постановка задачи

ГЛАВА II. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ 36 АСИММЕТРИЧНОГО РЕВЕРСИВНО-ВКЛЮЧАЕМОГО ДИНИСТОРА

2.1. Конструкция моделируемой структуры

2.1.1. Учет краевого профиля

2.1.2. Элементарная структура реверсивно-включаемого динистора

2.2. Профили распределения концентрации легирующей примеси

2.3. Рекомбинационные центры, создаваемые в процессе 51 электронного и протонного облучения

2.4. Учет влияния внешней цепи на работу асимметричного 56 реверсивно-включаемого динистора

2.5. Основные уравнения математической модели 58 асимметричного реверсивно-включаемого динистора

2.6. Краевые условия

2.7. Начальные условия

2.8. Выводы

ГЛАВА III. АПРОБАЦИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ 65 АСИММЕТРИЧНОГО РЕВЕРСИВНО-ВКЛЮЧАЕМОГО ДИНИСТОРА

3.1. Оптимизация конструкции асимметричного реверсивно- 65 включаемого динистора

3.2. Исследование переходных процессов коммутации тока 77 асимметричным реверсивно-включаемым динистором

3.3. Сравнение расчета с экспериментом

3.3. Моделирование влияния облучения на основные 86 электрические параметры асимметричных реверсивно-включаемых динисторов

3.4. Выводы 94 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 97 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 101 ПРИЛОЖЕНИЕ А

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Математическое моделирование асимметричных реверсивно-включаемых динисторов»

Актуальность темы. Большие и постоянно возрастающие масштабы преобразования электрической энергии в современных устройствах силовой электроники, применяемых в радиотехнике, лазерной, ускорительной, локационной технике, термоядерной энергетике, а так же в силовой полупроводниковой преобразовательной технике, обуславливают необходимость в повышении величины коммутируемой мощности и скорости ее коммутации (коммутационных и частотных характеристик) единичным полупроводниковым прибором. Одним из приборов для решения данной задачи является реверсивно-включаемый динистор (РВД), работающий на основе принципа реверсивно-инжекционного управления [115]. Уникальные коммутационные характеристики этих приборов объясняются возможностью их одновременного и практически однородного включения по всей рабочей площади. Первоначально РВД был создан для импульсной техники, однако малые коммутационные потери, большая перегрузочная способность и устойчивость к быстронарастающим импульсам анодного тока делают этот прибор перспективным для использования в преобразовательной технике, особенно в области больших мощностей и повышенных частот.

РВД (рис. 1 а) представляет собой интегральную схему, состоящую из нескольких тысяч чередующихся тиристорных и диодных секций. При приложении к РВД напряжения обратной полярности через диодные секции протекает ток, и в структуре накапливается избыточный заряд, являющийся включающим для тиристорных секций. Критическая плотность заряда, необходимая для устойчивого режима включения, и электрические параметры прибора, характеризующие процесс коммутации, связаны с геометрическими и электрофизическими параметрами прибора и режимом его работы. Как показали проведенные исследования, значения электрических параметров могут отличаться в десятки раз в зависимости от геометрических и электрофизических параметров структуры РВД. Следовательно, для улучшения электрических параметров РВД необходимо оптимизировать его полупроводниковую структуру. а) б)

Рис. 1. Конструкция реверсивно-включаемого динистора а) традиционная б) "асимметричная"

Поскольку РВД принципиально не обладает обратной блокирующей способностью, то для того, чтобы улучшить его электрические параметры, в полупроводниковую структуру РВД вводится дополнительный буферный слой для ограничения распространения области пространственного заряда. Аналогичный прием используется при изготовлении асимметричных тиристоров. По аналогии с асимметричными тиристорами, полученная конструкция получила название "асимметричный" РВД (РВДА) — рис. 1 б. Однако, из-за сложности проектирования приборов такой конструкции и технологического процесса их изготовления, до настоящего времени не удавалось разработать и изготовить РВДА с приемлемым сочетанием и воспроизводимостью электрических параметров. В частности, по причине того, что известные математические модели являются приближенными и не позволяют рассчитать оптимальные геометрические и электрофизические параметры полупроводниковой структуры таких приборов.

В [8-10] разработана теория квазидиодной работы РВД, которая позволяет описать в аналитическом виде зависимости лишь некоторых из основных электрических параметров РВД1: амплитуды импульса напряжения в цепи накачки, амплитуды пика прямого напряжения в открытом состоянии при включении - от толщины слаболегированной n-базы и концентрации легирующей примеси в ней, а также от формы и амплитуды плотностей токов, протекающих через прибор в процессах "накачки" и коммутации. Однако в этой теории используется одномерное приближение, то есть не учитывается влияние размеров диодных и тиристорных секций, а так же распределение концентрации легирующей примеси в базовых и эмиттерных областях полупроводниковой структуры. Кроме того, не учитываются эффекты высокого уровня инжекции, имеющие место при работе РВД, (электронно-дырочное рассеяние и Оже-рекомбинация), влияние концентрации легирующей примеси на ширину запрещенной зоны полупроводника, подвижность и время жизни неравновесных носителей заряда, неоднородное по объему распределение температуры. В последнее время, для регулирования электрических параметров силовых полупроводниковых приборов (СГГП) широко используются электронное и протонное облучение, которые также не рассматриваются в рамках теории квазидиодной работы РВД. Поэтому результаты данной работы следует считать оценочными.

Поэтому для расчета основных электрических параметров РВДА по заданным геометрическим и электрофизическим параметрам полупроводниковой структуры необходимо создание неодномерной математической модели РВДА свободной от вышеуказанных ограничений. Известно, что до настоящего времени применительно к РВД и РВДА задачи такого уровня не решались. Таким образом, исходя из вышеизложенного вытекает цель работы.

1 Под основными электрическими параметрами РВД и РВДА (рис. 1.3) подразумеваются: Udrm - допустимое импульсное напряжение в закрытом состоянии, Urcrm - амплитуда импульса напряжения в цепи накачки, Ujm - амплитуда пика прямого напряжения в открытом состоянии при включении, Ut - установившееся напряжение в открытом состоянии, tq - время выключения.

Целью работы является разработка неодномерной математической модели РВДА учитывающей: влияние размеров диодных и тиристорных секций, а так же распределение концентрации легирующей примеси в них; эффекты высокого уровня инжекции; влияние концентрации легирующей примеси на электрофизические параметры полупроводниковой структуры; природу и характер распределения рекомбинационных центров, образующихся в полупроводниковой структуре в процессе электронного или протонного облучения; условия работы РВДА в составе электрической схемы.

Для решения поставленной цели необходимо:

1. Разработать вышеуказанную математическую модель для расчета основных электрических параметров РВДА по заданным геометрическим и электрофизическим параметрам его полупроводниковой структуры;

2. Исследовать с помощью разработанной модели влияние геометрических и электрофизических параметров полупроводниковой структуры РВДА на основные электрические параметры РВДА;

3. Исследовать с помощью разработанной модели влияние размеров диодных и тиристорных секций полупроводниковой структуры РВДА на основные электрические параметры РВДА;

4. Исследовать с помощью разработанной модели переходные процессы "накачки", коммутации импульса прямого тока и выключения РВДА;

5. Исследовать с помощью разработанной модели влияние природы и характера распределения концентрации рекомбинационных центров, образующихся в процессе электронного или протонного облучения, на основные электрические параметры РВДА.

Методы исследования. Проводится расчет основных электрических параметров РВДА по заданным геометрическим и электрофизическим параметрам его полупроводниковой структуры численными методами с использованием возможностей программы DESSIS (ISE-TCAD) [27].

Научная новизна работы состоит в том, что в ней впервые:

1. Разработана квазитрехмерная математическая модель РВДА в радиально-симметричном приближении описывающая реальную полупроводниковую структуру в виде множества повторяющихся элементарных структур цилиндрической формы. Модель учитывает: влияние размеров диодных и тиристорных секций, а так же распределение концентрации легирующей примеси в них; эффекты высокого уровня инжекции; влияние концентрации легирующей примеси на ширину запрещенной зоны полупроводника, время жизни и подвижность носителей заряда; природу и характер распределения рекомбинационных центров, образующихся в полупроводниковой структуре в процессе электронного или протонного облучения; условия работы РВДА в составе электрической схемы;

2. Исследовано влияние геометрических и электрофизических параметров полупроводниковой структуры РВДА на его основные электрические параметры. В частности показано, что уменьшение поверхностной концентрации легирующей примеси алюминия в базовом р-слое коллекторного р-п-перехода при заданной толщине слаболегированной n-базы приводит к уменьшению значений установившегося напряжения в открытом состоянии, амплитуды пика прямого напряжения в открытом состоянии при включении и к увеличению значения допустимого импульсного напряжения в закрытом состоянии;

3. Исследовано влияние размеров диодных и тиристорных секций полупроводниковой структуры РВДА на его основные электрические параметры. Показано, что наилучшее сочетание электрических параметров прибора достигается при одинаковых размерах анодного и катодного шунтов. Установлено, что при увеличении размеров анодных и катодных шунтов увеличиваются значения амплитуды пика прямого напряжения в открытом состоянии при включении, установившегося напряжения в открытом состоянии и снижается время выключения, что необходимо учитывать при проектировании РВДА в зависимости от области их использования (импульсная или преобразовательная техника);

4. Исследовано распределение концентрации неравновесных носителей заряда в диодных и тиристорных секциях полупроводниковой структуры РВДА при его работе. Показано, что на заключительном этапе процесса "накачки" это распределение сильно неоднородно в поперечном направлении;

5. Исследовано влияние природы и характера распределения рекомбинационных центров, образующихся в полупроводниковой структуре в процессе электронного или протонного облучения, на основные электрические параметры РВДА. Показано, что повышение дозы облучения приводит к увеличению значений установившегося напряжения в открытом состоянии, амплитуды пика прямого напряжения в открытом состоянии при включении и к уменьшению времени выключения РВДА.

Практическая ценность и реализация результатов.

Практическая ценность работы заключается в том, что в ней разработана и апробирована на практике для решения задач проектирования математическая модель асимметричного реверсивно-включаемого динистора. Значения основных электрических параметров, рассчитанных по разработанной модели РВДА, соответствуют средним значениям экспериментальных данных с максимальным отклонением 9 %.

Данная модель позволила получить:

1. Зависимости основных электрических параметров РВДА от геометрических и электрофизических параметров его полупроводниковой структуры;

2. Зависимости основных электрических параметров РВДА от размеров диодных и тиристорных секций его полупроводниковой структуры;

3. Зависимости основных электрических параметров РВДА от природы и характера распределения рекомбинационных центров, образующихся в процессе электронного или протонного облучения.

В рамках данной работы проведена оптимизация конструкции полупроводниковой структуры РВДА, в частности выбраны оптимальные значения толщины слаболегированной n-базы, глубин и поверхностных концентраций легирующей примеси в диффузионных слоях коллекторного р-слоя и буферного n'-слоя, при которых достигается наилучшее сочетание электрических параметров: установившегося напряжения в открытом состоянии, амплитуды пика прямого напряжения в открытом состоянии при включении и времени выключения — для заданного значения допустимого импульсного напряжения в закрытом состоянии. Впервые изготовлены асимметричные реверсивно-включаемые динисторы, обладающие уникальными параметрами.

На основе математической модели и результатов расчета зависимостей основных электрических параметров РВДА от геометрических и электрофизических параметров его структуры, природы и характера распределения рекомбинационных центров, образующихся в РВДА в процессе электронного или протонного облучения, были разработаны конструкторская документация и технологический процесс, которые используются при изготовлении этих приборов на ОАО "Электровыпрямитель".

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Международных научно-технических конференциях "Фундаментальные и прикладные проблемы физики" (Саранск, 2001 и 2003 г.г.) и "Силовая электроника и энергоэффективность" (Харьков, 2002 и 2003 г.г.), Международном симпозиуме "Электротехника 2010" (Москва, 2001 г.), на научной конференции "Огаревские чтения" (Саранск, 2001 и 2002 г.г.), на научных семинарах Средневолжского математического общества под руководством профессора Воскресенского Е.В. (Саранск, 2002 г.) и на заседаниях кафедры микроэлектроники Факультета Электронной Техники в Мордовском государственном университете имени Н.П. Огарева (Саранск, 2001, 2002 и 2003 г.г.).

Публикации. Основные результаты диссертационной работы отражены в 8 публикациях.

В первой главе приведен обзор методов и дан анализ современного состоянии моделирования СПП. Рассматриваются способы математического описания работы РВД. Исходя из анализа этих данных, в соответствии с поставленной целью работы, сформулированы задачи исследований.

Во второй главе описывается разработанная математическая модель РВДА, а так же обосновываются приближения, сделанные при ее разработке. Проводится выбор моделей физических процессов, входящих в разработанную модель.

В третьей главе с помощью разработанной модели проводится исследование влияния геометрических и электрофизических параметров полупроводниковой структуры РВДА, а так же влияния электронного и протонного облучения на основные электрические параметры приборов. Результаты расчетов сравниваются с данными экспериментов.

В заключительной части изложены основные результаты и выводы работы.

Автор защищает:

1. Квазитрехмерную математическую модель РВДА в радиально-симметричном приближении описывающую реальную полупроводниковую структуру в виде множества повторяющихся элементарных структур цилиндрической формы. Модель учитывает: влияние размеров диодных и тиристорных секций, а так же распределение концентрации легирующей примеси в них; эффекты высокого уровня инжекции; влияние концентрации легирующей примеси на ширину запрещенной зоны полупроводника, время жизни и подвижность носителей заряда; природу и характер распределения рекомбинационных центров, образующихся в полупроводниковой структуре в процессе электронного или протонного облучения; условия работы РВДА в составе электрической схемы;

2. Результаты исследования, полученные с помощью разработанной модели, распределения концентрации неравновесных носителей заряда в диодных и тиристорных секциях полупроводниковой структуры РВДА при его работе, показавшие, что на заключительном этапе "накачки" это распределение сильно неоднородно в направлении тиристорных секций;

3. Результаты расчета, полученные с помощью разработанной модели, зависимостей основных электрических параметров РВДА от размеров диодных и тиристорных секций полупроводниковой структуры РВДА, показавшие, что наилучшее сочетание электрических параметров прибора достигается при одинаковых размерах анодного и катодного шунтов. Установлено, что при увеличении размеров анодных и катодных шунтов увеличиваются значения амплитуды пика прямого напряжения в открытом состоянии при включении, установившегося напряжения в открытом состоянии и снижается время выключения, что необходимо учитывать при проектировании РВДА в зависимости от области их использования (импульсная или преобразовательная техника).

4. Результаты расчета, полученные с помощью разработанной модели, зависимостей основных электрических параметров РВДА от геометрических и электрофизических параметров его полупроводниковой структуры. В частности показано, что уменьшение поверхностной концентрации легирующей примеси алюминия в базовом р-слое коллекторного р-п-перехода при заданной толщине слаболегированной n-базы приводит к уменьшению значений установившегося напряжения в открытом состоянии, амплитуды пика прямого напряжения в открытом состоянии при включении и к увеличению значения допустимого импульсного напряжения в закрытом состоянии. В результате расчетов были установлены оптимальные значения толщины слаболегированной n-базы, глубин и поверхностных концентраций легирующей примеси в диффузионных слоях коллекторного р-слоя и буферного п'-слоя, при которых достигается наилучшее сочетание электрических параметров: установившегося напряжения в открытом состоянии, амплитуды пика прямого напряжения в открытом состоянии при включении и времени выключения - для заданного значения допустимого импульсного напряжения в закрытом состоянии;

5. Результаты исследований, полученные с помощью разработанной модели, влияния протонного и электронного облучения на основные электрические параметры РВДА. Показано, что повышение дозы облучения приводит к увеличению значений установившегося напряжения в открытом состоянии, амплитуды пика прямого напряжения в открытом состоянии при включении и к уменьшению времени выключения РВДА. Значения рассчитанных электрических параметров РВДА для различных значений доз электронного и протонного облучения хорошо совпадают с экспериментальными усредненными значениями, с максимальным отклонением 9 %.

Работа выполнена на кафедре микроэлектроники факультета электронной техники Мордовского государственного университета имени Н.П. Огарева.

Заключение диссертации по теме «Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ», Шувалов, Денис Сергеевич

Основные результаты диссертации изложены в работах:

1. Чибиркин В.В., Гейфман Е.М., Шувалов Д.С. Моделирование влияния электронного и протонного облучения на параметры реверсивно-включаемых динисторов асимметричных // Саранск, Средневолжское математическое общество, 2003, препринт № 55. 20 с.

2. Гейфман Е.М., Чибиркин В.В., Елисеев В.В., Шувалов Д.С. Моделирование влияния электронного облучения на параметры реверсивно-включаемых динисторов асимметричных // Техническая электродинамика, тематический выпуск "Силовая электроника и энергоэффективность". Часть 1. - Киев, 2003. С. 31-32.

3. Чибиркин В.В., Гейфман Е.М., Шувалов Д.С. Математическая модель реверсивно-включаемого динистора асимметричного // Фундаментальные и прикладные проблемы физики: Тез. докл. IV Межд. научно-техн. конф., Саранск, 16-18 сентября 2003 г. — Мордов. гос. пед. ин-т. — Саранск, 2003. С. 112.

4. Гейфман Е.М., Герман А.Е., Грехов И.В., Дрондина В.П., Казакова Г.Д., Коротков С.В., Шувалов Д.С. Реверсивно-включаемые динисторы ассимметричные // Фундаментальные и прикладные проблемы физики: Тез. докл. III Межд. научно-техн. конф., Саранск, 6-8 июня 2001 г. - Мордов. гос. пед. ин-т. - Саранск, 2001. С. 138.

5. Гейфман Е.М., Герман А.Е., Коротков С.В., Костина Л.С., Рольник И.А., Чибиркин В.В., Шувалов Д.С. Разработка и экспериментальные исследования асимметричных реверсивно-включаемых динисторов // Перспективные виды электротехнического оборудования для передачи и распределения электроэнергии: Сб. тез. докл. VI симпоз. Электротехника 2010, Моск. обл., 22-25 октября 2001 г. С. 107-108.

6. Гейфман Е.М., Герман А.Е., Коротков С.В., Костина Л.С., Рольник И.А., Чибиркин В.В., Шувалов Д.С. Разработка и экспериментальные исследования асимметричных реверсивно-включаемых динисторов // Перспективные виды электротехнического оборудования для передачи и распределения электроэнергии: Сб. докладов VI симпоз. Электротехника 2010: Разделы 5, 6, 7. Т. III., Моск. обл., 22-25 октября 2001 г. С. 25-27.

7. Гейфман Е.М., Грехов И.В., Герман А.Е., Коротков С.В., Костина Л.С., Рольник И.А., Чибиркин В.В., Шувалов Д.С. Асимметричный реверсивно-включаемый динистор - новый прибор для силовой импульсной и преобразовательной техники // Техническая электродинамика, тематический выпуск "Силовая электроника и энергоэффективность". Часть 3. - Киев, 2002. С. 11-14.

8. Гейфман Е.М., Шувалов Д.С. Разработка и изготовление нового прибора силовой электроники — реверсивно-включаемого динистора асимметричного // XXXI Огаревские чтения: Материалы научной конф.: В 3 ч. Ч.З: Технические науки - Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2003. С. 73-79.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Исследования, проведенные при выполнении диссертационной работы, позволяют считать возможным применение разработанной математической модели для расчета и оптимизации конструкции и электрофизических параметров полупроводниковой структуры РВДА. При этом получены следующие основные результаты:

1. Разработана квазитрехмерная математическая модель РВДА в радиально-симметричном приближении описывающая реальную полупроводниковую структуру в виде множества повторяющихся элементарных структур цилиндрической формы. Модель учитывает: влияние размеров диодных и тиристорных секций, а так же распределение концентрации легирующей примеси в них; эффекты высокого уровня инжекции; влияние концентрации легирующей примеси на ширину запрещенной зоны полупроводника, время жизни и подвижность носителей заряда; природу и характер распределения рекомбинационных центров, образующихся в полупроводниковой структуре в процессе электронного или протонного облучения; условия работы РВДА в составе электрической схемы;

2. Исследования распределения концентрации неравновесных носителей заряда в диодных и тиристорных секциях полупроводниковой структуры РВДА при его работе, проведенные с помощью разработанной модели, показали, что на заключительном этапе "накачки" это распределение сильно неоднородно в поперечном направлении;

3. С помощью разработанной модели получены расчетные зависимости основных электрических параметров РВДА от размеров диодных и тиристорных секций полупроводниковой структуры РВДА, показавшие, что наилучшее сочетание электрических параметров прибора достигается при одинаковых размерах анодного и катодного шунтов. Установлено, что при увеличении размеров анодных и катодных шунтов увеличиваются значения амплитуды пика прямого напряжения в открытом состоянии при включении, установившегося напряжения в открытом состоянии и снижается время выключения, что необходимо учитывать при проектировании РВДА в зависимости от области их использования (импульсная или преобразовательная техника);

4. С помощью разработанной модели получены расчетные зависимости основных электрических параметров РВДА от геометрических и электрофизических параметров его полупроводниковой структуры. В результате расчетов были установлены оптимальные значения толщины слаболегированной n-базы, глубин и поверхностных концентраций легирующей примеси в диффузионных слоях коллекторного р-слоя и буферного n'-слоя, при которых достигается наилучшее сочетание электрических параметров: установившегося напряжения в открытом состоянии, амплитуды пика прямого напряжения в открытом состоянии при включении и времени выключения - для заданного значения допустимого импульсного напряжения в закрытом состоянии;

5. Установлено влияние протонного и электронного облучения на основные электрические параметры РВДА показавшее, что повышение дозы облучения приводит к увеличению значений установившегося напряжения в открытом состоянии, амплитуды пика прямого напряжения в открытом состоянии при включении и к уменьшению времени выключения РВДА. Значения рассчитанных электрических параметров РВДА для различных значений доз электронного и протонного облучения хорошо совпадают с экспериментальными усредненными значениями, с максимальным отклонением 9 %.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Шувалов, Денис Сергеевич, 2003 год

1. А.С. 1003699, Н 01 L 29/743. Способ переключения тиристора с обратной проводимостью / Горбатюк А.В., Грехов И.В., Коротков С.В., Яков-чук Н.С. №1003699; Заявлено 20.02.81; Опубл. 23.10.83.

2. Грехов И.В. О новых методах коммутации больших мощностей в на-носекундном и субнаносекундном диапазонах // Вестник АН. — 1981. — №6. С. 18-25.

3. Горбатюк А.В., Грехов И.В., Коротков С.В., Костина Л.С., Яковчук Н.С. О новой возможности быстрой коммутации больших мощностей силовыми полупроводниковыми приборами // ЖТФ. — 1982. — Т. 52. №7. С. 1369-1374.

4. Горбатюк А.В., Грехов И.В., Коротков С.В., Костина Л.С., Яковчук Н.С. О новой возможности быстрой коммутации больших мощностей приборами тиристорного типа// Письма в ЖТФ. — 1982. — Т. 8. №11. — С. 685-688.

5. Грехов И.В., Горбатюк А.В., Костина Л.С., Коротков С.В. Яковчук Н.С. Мощный переключатель микросекундного диапазона реверсивно-включаемый динистор //ЖТФ. - 1983. - Т. 53. №9. С. 1822-1826.

6. Горбатюк А.В., Грехов И.В., Коротков С.В. Двухступенчатый импульсный запуск мощных динисторных переключателей // Электротехника. -1984.-№11. С. 42-45.

7. Грехов И.В., Коротков С.В., Костина Л.С. Мощный реверсивно включаемый динистор субмегагерцового диапазона // Письма в ЖТФ. 1985. — Т. 11. №10. С. 588-591.

8. Теория квазидиодного режима работы реверсивно-включаемых дини-сторов // А.В. Горбатюк, И.В. Грехов, А.В. Наливкин, Препринт № 1071. -1986. 22 с.

9. Тучкевич В.М., Грехов И.В. Новые принципы коммутации больших мощностей полупроводниковыми приборами //Л.: Наука. 1988. 117 с.

10. A.V. Gorbatyuk, I.V. Grekhov, A.V. Nalivkin Theory of quasi-diode operation of reversely switched dinistors. // Solid-State Electronics. 1988. - Vol. 31. No. 10. P. 1483-1491.

11. Грехов И.В., Козлов A.K., Короткое C.B., Костина JI.C., Яковчук Н.С. Высокочастотные реверсивно-включаемые динисторы // Электротехника. — 1988.-№5. С. 10-12.

12. Гудушкин И.В., Кудрявцев И.Ю., Коротков С.В., Сырников Э.В., То-полов В.В. Генерирование непрерывных гармонических колебаний высокой частоты с помощью реверсивно-включаемых динисторов // Электротехника. 1988.-№5. С. 28-30.

13. Авксентьев В.А., Грехов И.В., Еленский В.А., Мартыненко В.А., Тун-дыков С.А., Чумаков Г.Д. Влияние плотности анодной шунтировки на параметры реверсивно-включаемого динистора // Электротехника. — 1988. — №5. С. 35-38.

14. Грехов И.В. Проблемы и возможности силовой полупроводниковой преобразовательной техники на основе реверсивно-включаемых динисторов (РВД) // Известия АН, сер. Энергетика. 1995. - №5. С. 73-80.

15. Грехов И.В., Козлов А.К., Коротков С.В., Костина Л.С., Андреев А.Г., Еремин И.В. Быстродействующий реверсивно-включаемый динистор для мощной импульсной и преобразовательной техники // Известия АН, сер. Энергетика. 1996. -№4. С. 106-113.

16. Уваров А.И. Критический заряд включения тиристора. В сб.: Физика электронно-дырочных переходов и полупроводниковых приборов // Л.: Наука, 1969, С. 151-161.

17. Уваров А.И. Условие включения тиристора посредством кратковременных токов управления // В сб.: Физика электронно-дырочных переходов и полупроводниковых приборов. Л.: Наука, 1969, С. 194-201.

18. Аязян Р.Э., Горбатюк А.В., Панамарчук А.И. Условие включения р-п-р-n- структуры при различных распределениях начального заряда вдоль баз // Радиотехника и электроника. 1978. - №5. С. 1040-1045.

19. Горбатюк А.В., Павлынив Я.И., Панамарчук А.И., Попова М.В. Восстановление прямой блокирующей способности р-п-р-п-структуры с остаточной плазмой в слаболегированной области. // Радиотехника и электроника. 1984. - № 10. С. 2014-2021.

20. Волна термогенерации плазмы в кремнии при нестационарном разогреве токами двойной инжекции // А.В. Горбатюк, И.Е. Панайотти, Препринт №1171.- 1987. 56 с.

21. Горбатюк А.В., Панайотти И.Е. Динамический перегрев реверсивно-включаемых динисторов // ЖТФ. 1990. - Т. 60. №5. С. 129-135.

22. Горбатюк А.В., Панайотти И.Е. Термогенерационный пробой канала двойной инжекции в полупроводниковой структуре // ЖТФ. 1991. - Т. 61. №6. С. 83-92.

23. ISE-TCAD 7.0 User's Manual, ISE-AG Inc., 2000.

24. ECAD 5.0 User's Manual, SILVACO Int., Santa Clara, 1998.

25. Gajewski et al. ToSCA-Handbuch, WIAS Berlin, 1994.

26. DESSIS User's Manual, ISE-TCAD 7.0, ISE-AG Inc., 2000.

27. ATLAS User's Manual, SILVACO Int., Santa Clara, 1998.

28. Wang S., Angermann L. On convergence of the exponentially fitted volume method with an anisotropic mesh refinement for a singularly perturbed convection-diffusion equation //Math. Сотр. P. 123-139.

29. R. E. Bank, D. J. Rose, W. Fichtner Numerical Methods for Semiconductor Device Simulation // IEEE Trans. Electr. Dev. 1983. - Vol. ED-30. P. 1031— 1041.

30. R. E. Bank, W. M. Coughran, Jr., W. Fichtner, E. H. Grosse, D. J. Rose, R. K. Smith Transient simulation of silicon devices and circuits // IEEE Trans. — 1985.-Vol. CAD-4. P. 436-451.

31. R. E. Bank, D. J. Rose Global Approximate Newton Methods // Numer. Math. 1981. - Vol. 37. P. 279-295.

32. G. Wachutka Rigorous thermodynamic treatment of heat generation and conduction in semiconductor device modeling // IEEE Trans., 1990, Vol. CAD-9, P. 1141-1149.

33. Y. Okuto, C. R. Crowell Threshold energy effects on avalanche breakdown voltage in semiconductor junctions // Solid-State Electronics, 1975, Vol. 18, P. 161-168.

34. J. W. Slotboom, H. C. de Graaff Measurements of Bandgap Narrowing in Si Bipolar Transistors // Solid-State Electron., 1976, Vol. 19, P. 857-862.

35. J. W. Slotboom, H. C. de Graaff Bandgap Narrowing in Silicon Bipolar Transistors // IEEE Trans, on Electron Devices, 1977, Vol. ED-24, № 8, P. 11231125.

36. D. В. M. Klaassen, J. W. Slotboom, H. C. de Graaff Unified apparent band-gap narrowing in n- and p-type Silicon // Solid-State Electronics, 1992, Vol. 35, № 2, P. 125-129.

37. M. A. Green Intrinsic concentration, effective densities of states, and effective mass in Silicon // J. Appl. Phys., 1990, Vol. 67, № 6, P. 2944-2954.

38. C. Lombardi, S. Manzini, A. Saporito, M. Vanzi A Physically Based Mobility Model for Numerical Simulation of Nonplanar Devices // IEEE Trans, on CAD, 1988, Vol. 7, № 11, P. 1164-1171.

39. G. Masetti, M. Severi, S. Solmi Modeling of carrier mobility against carrier concentration in Arsenic-, Phosphorus- and Boron-doped Silicon // IEEE Trans, on Electron Devices, 1983, Vol. ED-30, P. 764-769.

40. S. C. Choo Theory of a Forward-Biased Diffused-Junction P-L-N Rectifier. Part I: Exact Numerical Solutions // IEEETrans.on Electron Devices, 1972, Vol. ED-19, № 8, P. 954-966.

41. N. H. Fletcher The high current limit for semiconductor junction devices // Proc. Institution of Radio Engineers, 1957, Vol. 45, P. 862-872.

42. D. M. Caughey, R. E. Thomas Carrier mobilities in Silicon empirically related to doping and field // Proc. IEEE, Dec. 1967, P. 2192-2193.

43. C. Canali, G. Majni, R. Minder, G. Ottaviani Electron and hole drift velocity measurements in Silicon and their empirical relation to electric field and temperature // IEEE Trans, on Electron Devices, 1975, Vol. ED-22, P. 1045-1047.

44. Григоренко В.П., Дерменжи П.Г., Кузьмин B.A., Мнацаканов Т.Т. Моделирование и автоматизация проектирования силовых полупроводниковых приборов. // М.: Энергоатомиздат. 1988. 280 с.

45. J. G. Fossum, D. S. Lee A physical model for the dependence of carrier lifetime on doping density in nondegenerate Silicon // Solid-State Electronics, 1982, Vol. 25, № 8, P. 741-747.

46. J. G. Fossum, R. P. Mertens, D. S. Lee, J. F. Nijs Carrier recombination and lifetime in highly doped Silicon // Solid-State Electronics, 1983, Vol. 26, № 6, P. 569-576.

47. M. S. Tyagi, R. van Overstraeten Minority carrier recombination in heavily-doped Silicon // Solid-State Electronics, 1983, Vol. 26, № 6, P. 577-597.

48. H. Goebel, K. Hoffmann Full dynamic power diode model including temperature behavior for use in circuit simulators // in Proceedings of 1992 International Symposium on Power Semiconductor Devices & ICs, (Tokyo), 1992, P. 130-135.

49. L. Huldt, N. G. Nilsson, K. G. Svantesson The temperature dependence of band-to-band Auger recombination in silicon // Appl. Phys. Letters, 1979, Vol. 35, № 10, P. 776.

50. W. Lochmann, A. Haug Phonon-assisted Auger recombination in Si with direct calculation of the overlap integrals // Solid State Communications, 1980, Vol. 35, P. 553-556.

51. R. Hacker, A. Hangleiter Intrinsic upper limits of the carrier lifetime in silicon // Journal of Applied Physics, 1994, Vol. 75, P. 7570-7572.

52. Siemieniec R., Schupanski D., Sudkamp W. Lutz J. Simulation and experimental results of irradiated power diodes // Proceedings of the EPE'99 Lausanne. 1999, P. 138-143.

53. G. Chynoweth Ionization rates for electrons and holes in Silicon // Phys. Rev., 1958, Vol. 109, №5, P. 1537-1540.

54. R. V. Overstraeten, H. D. Man Measurement of the ionization rates in diffused Silicon p-n junctions // Solid-State Electronics, 1970, vol. 13, pp. 583-608.

55. Т. H. Geballe, G. W. Hull Seebeck effect in silicon // Physical Review, May 1955, Vol. 98, P. 941-947.

56. W. Fulkerson, J. P. Moore, R. K. Williams, R. S. Graves, D. L. McElroy Thermal conductivity, electrical resistivity, and seebeck coefficient of Silicon from 100 to 1300 К // Phys. Rev., 1968, Vol. 167, № 3, p. 765-782.

57. C. J. Glassbrenner, G. A. Slack Thermal conductivity of silicon and germanium from 3 К to the melting point // Physical Review, May 1964, Vol. 134, P. A1058-A1069.

58. S.M.Sze Physics of Semiconductor Devices // John Wiley & Sons, 2nd ed., 1981.318р.

59. Евсеев Ю.А. Полупроводниковые приборы для мощных высоковольтных преобразовательных устройств // М.: Энергия. 1978. 192 с.

60. Дерменжи П.Г., Кузьмин В.А., Крюкова Н.Н. и др. Расчет силовых полупроводниковых приборов. // М.: Энергия. 1980. 184 с.

61. Пичугин И.Г., Таиров Ю.М. Технология полупроводниковых приборов: Учеб. пособие для вузов по спец. «Полупроводники и диэлектрики», «Полупроводниковые и микроэлектронные приборы» // М.: Высш. шк. 1984. 288 с.

62. DIOS User's Manual, ISE-TCAD 7.0, ISE-AG Inc., 2000.

63. Вавилов B.C., Ухин H.A. Радиационные эффекты в полупроводниках и полупроводниковых приборах. М.: Атомиздат, 1969. 311 с.

64. Конозенко И.Д., Хиврич В.И., Семенюк А.Б. Радиационные эффекты в кремнии. Киев: Наукова думка, 1974. 199 с.

65. Физические процессы в облученных полупроводниках / Под ред. JI.C. Смирнова. — Новосибирск: Наука, 1977. 256 с.

66. Вопросы радиационной технологии полупроводников / Под ред. JI.C. Смирнова.— Новосибирск: Наука, 1980. 296 с.

67. Brotherton S.D., Bradley P. Defect production and lifetime control in electron and y-irradiated silicon // Journal of Applied physics. — 1982. — V. 53. № 8. P.5720-5732

68. Evwaraye A.D., Baliga B.J. The dominant recombination centers in electron irradiated semiconductors devices // Journal Electrochemical Society. — 1977.-V. 124. №.6. P.913-916

69. Kuchinskii P.V., Lomako V.M. The effect of thermal and radiation defects on the recombination properties of the base region of diffused silicon p-n structures // Solid-State Electronics. 1986. - V. 29. №.10. P.1041-1051

70. Атабиев И.Е., Горюнов H.H., Ладыгин Е.А. Исследование спектра глубоких радиационных центров в п-p-n транзисторах методом релаксационной спектроскопии // Электронная техника. Сер.2, Полупроводниковые приборы. 1982. - № 6. С. 34-37

71. Jellison G.E. Transient capacitance studies of an electron trap at Ec-Et=0.105 eV in phosphorus-doped silicon // Journal of Applied physics. — 1982. -V. 53. №.8. P.5715-5719

72. Колодин Л.Г., Мукашев Б.Н. Рекомбинационные и электрические свойства кремния р-типа, облученного электронами // Физика и техника полупроводников. 1980. - Т. 14. № 9. С. 1756-1750

73. Guogang Q., Zonglu U. The convergent effect of the annealing temperatures of electron irradiated defects in FZ silicon grown in hidrogen // Solid-State Communications. 1985. -V. 53. №.11. P.975-978

74. Mukashev B.N., Kolodin L.G., Nussupov K.N. et al. Study of primary and secondary radiation defects formation and annealing in p-type silicon // Radiation Effects. 1980. - V. 46. №. 1. P. 79-84

75. Weinberg 1., Swartz С. K. Original reverse annealing in radiation -damaged silicon solar cells // Applied Physics Letters. 1980. -V. 36. №.8. P.693

76. Исследование профиля рекомбинационных параметров кремния, облученного протонами / Булгаков Ю.В., Игнатова Е.А., Кузнецов Н.В., Яценкоt

77. Л.А. // Физика и техника полупроводников. 1984. - Т. 18. №9. С. 1612-1615

78. Wondrak W., Silber D. Buried recombination layers with enhanced N-type conductiving for silicon power devices // Physica. — 1985. V.BC-129. — №1-3. P.322-326

79. Vobecky J., Hazdra P., Voves J. Accurate simulation of combined electron and ion irradiated silicon devices for local lifetime tailoring // Proceedings of the ISPSD.-1994. P. 265-270.

80. Hallen A., Keshitalo N., Masszi F., Nagl V. Lifetime in proton irradiated silicon // J. Appl. Phys., April 1996, vol. 79, № 8, P. 3906-3914.Г

81. Иванов A.M., Строкан Н.Б., Шуман В.Б. Свойства р+-п-структур с заглубленным слоем радиационных дефектов // ФТП. — 1998. Т. 32. №3. С. 359-365.

82. Hazdra P., Rubes J., Vobecky J. Divacancy profiles in MeV helium irradiated silicon from reverse I-V measurement // Nucl. Instr. and Mech. in Phys. Res. 1999.-В 159. P. 207-217.

83. Vobecky J., Hazdra P., Zahlava V. Open circuit voltage decay lifetime of ion irradiated devices // Microelectronics Journal- 1999. Vol. 30. P. 513-520.

84. Feick H., Yung K. Weber E.R. Fast proton damage in bulk silicon // MURI Annual Review. Vanderbilt University. - Nashville. - TN. - October 10-11. — 2000.

85. Vobecky J., Hazdra P., Humbel O., Galster N. Crossing point current of electron and proton irradiated power p-i-n diodes // Microelectronics reliability. — 2000.-Vol. 40. P. 427-433.

86. Hazdra P., Brand K., Vobecky J. Defect distribution in MeV proton irradiated silicon measured by high-voltage current transient spectroscopy // Nucl. Instr. and Mech. in Phys. Res. 2002. - В 192. P. 291-300.

87. Hazdra P., Brand K., Vobecky J. Optimum lifetime structuring in silicon power diodes by means of various irradiated techniques // Nucl. Instr. and Mech. in Phys. Res.-2002.-В 186. P. 414-418.

88. Гейфман Е. М., Чибиркин В.В. Разработка методов контролируемого регулирования времени жизни неравновесных носителей заряда в силовых полупроводниковых приборах. Научное издание // Саранск: Изд-во Мордов. ун-та. 2000. 20 с.

89. Гейфман Е.М., Чибиркин В.В. Методы контролируемого регулирования времени жизни неравновесных носителей заряда в производстве силовых полупроводниковых приборов: Учеб. пособие // Саранск: Издательство Мордовского университета. — 2002. — 104 с.Ju„ -U„

90. Рис. П.А1. Принципиальная электрическая схема силовой части измерительного стенда для исследования основных динамических характеристик РВД и РВДА.

91. Схема формирования мощного прямого импульса тока

92. Схема формирования обратного импульса тока (импульса тока "накачки")

93. Схема формирования зондирующего импульса напряжения.1. СУ схема управления