Моделирование и исследование полупроводниковых структур с отрицательным дифференциальным сопротивлением и приборов на их основе тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.27.01, кандидат технических наук Новиков, Сергей Геннадьевич

• Новиков, Сергей Геннадьевич
• кандидат технических наук
• 1998

Оглавление диссертации кандидат технических наук Новиков, Сергей Геннадьевич

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

1. ОСНОВНЫЕ ТИПЫ И СВОЙСТВА ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ СТРУКТУР И ПРИБОРОВ С ОТРИЦА ТЕЛЬНЫМ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫМ СОПРОТИВЛЕНИЕМ

1.1. Полупроводниковые структуры и приборы с отрицательным дифференциальным сопротивлением Б-типа

1.2. Полупроводниковые структуры и приборы с отрицательным дифференциальным сопротивлением И-типа

1.3. Полупроводниковые структуры и приборы

с объемной связью

1.4. Выводы, постановка задачи

2. МОДЕЛИРОВАНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ МАЛОМОЩНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПЛАНАРНЫХ СИМИСТОРНЫХ СТРУКТУР И ПРИБОРОВ НА ИХ ОСНОВЕ

2.1. Структуры планарно-диффузионных симисторов

2.2. Моделирование статических параметров планарно-диффузионных симисторов

2.3. Моделирование динамических характеристик планарно-диффузионных симисторов и симисторных оптопар

2.4. Машинное моделирование характеристик планарно-диффузионных симисторов и приборов на их основе с помощью пакета прикладных программ РБрюе

2.5. Трехтранзисторная модель планарно-диффузионного

симистора

<

2.6. Модели управляемых полупроводниковых приборов

на основе планарно-диффузионных симисторов

2.6.1. МДП-симистор

2.6.2. Симисторные оптопары с одноканальным и дифференциальным управлением

2.7. Выводы

3. МОДЕЛИРОВАНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ БИПОЛЯРНО-ПОЛЕВЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ С ОТРИЦА ТЕЛЬНЫМ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫМ СОПРОТИВЛЕНИЕМN-ТИПА

3.1. Биполярно-полевые N-приборы

3.2. Моделирование вольт-амперных характеристик N-приборов

3.3. Схемотехническое моделирование N-приборов повышенной мощности

3.4. Интегральные структуры мощных N-приборов

3.5. Интегральный транзистор с защитой от перенапряжения

3.6. Исследование симметричного N-прибора

3.7. Выводы

4. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ПРИБОРЫ И УСТРОЙСТВА С ОБЪЕМНОЙ СВЯЗЬЮ НА ОСНОВЕ ЭЛЕМЕНТОВ С ОТРИЦА ТЕЛЬНЫМ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫМ СОПРОТИВЛЕНИЕМ S-ТИПА

4.1. Механизм объемной связи между планарно-диффузионными тиристорами

4.1.1. Статическая модель механизма объемной связи между планарно-диффузионными тиристорами

4.1.2. Моделирование механизма объемной связи в интегральных линейках тиристоров при импульсном режиме работы

4.2. Механизм объемной связи между планарно-диффузионными симисторами

4.2.1. Статическая модель механизма объемной связи между

планарно-диффузионными симисторами

( <

4.2.2. Моделирование механизма объемной связи в интегральных линейках симисторов при импульсном режиме работы

4.3. Исследование полупроводниковых самосканирующих устройств с шунтирующим методом управления на основе

интегральных линеек планарно-диффузионных структур

тиристоров и симисторов

4.4. Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРА

ПРИЛОЖЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ

ВАХ - вольт-амперная характеристика ИС - интегральная схема

КУСС - коммутирующее устройство с самосканированием

МДП - металл-диэлектрик-полупроводник

ОДС - отрицательное дифференциальное сопротивление

ОПЗ - область пространственного заряда

ОНС - область низкого сопротивления

ОЭ - общий эмиттер

ПДС - планарно-диффузионный симистор ЭЛИ - электролюминесцентный индикатор

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Моделирование и исследование полупроводниковых структур с отрицательным дифференциальным сопротивлением и приборов на их основе»

ВВЕДЕНИЕ

Полупроводниковые структуры с отрицательным дифференциальным сопротивлением (ОДС) обладают рядом уникальных свойств, стимулирующих поиск конструктивно-технологических и схемотехнических решений при разработке новых полупроводниковых приборов, функциональных и микроэлектронных устройств на их основе. В последнее время весьма перспективным становится применение приборов с Б- и № образными вольт-амперными характеристиками (ВАХ) различного уровня мощности в средствах телекоммуникаций, устройствах отображения и преобразования информации, нейроинформатики, слаботочной автоматики из-за значительного упрощения многих схемных решений, снижения массогабаритных показателей, повышения качества и надежности.

Вопросам разработки, моделирования и исследования многослойных приборов с ОДС посвящено большое количество работ отечественных и зарубежных авторов. Огромный вклад в развитие физики полупроводниковых приборов с ОДС внесли такие ученые, как В.И.Стафеев, А.А.Лебедев, С.А.Гаряинов, В.Е.Челноков, В.А.Кузьмин, Ю.А.Евсеев, А.Блихер, П.Тейлор, В.Герлах, Н. Холоньяк и др. В настоящее время практически решены основные вопросы теории известных приборов с ОДС, касающиеся физических процессов, приводящих к появлению участка ОДС на ВАХ, принципа действия, свойств основных типов приборов, а также их применения в различных узлах электронной техники. Однако, появление новых полупроводниковых приборов с ОДС, имеющих оригинальные многослойные структуры вызывает огромный интерес у исследователей и производителей электронной аппаратуры и требует решения сложных теоретических и практических задач.

Отличительной особенностью приборов с ОДС является наличие

( <

внутренней положительной обратной связи. В зависимости от ее вида (по напряжению или току) полупроводниковые приборы делятся на два класса. К первому относятся приборы с 8-образной ВАХ, устойчивые по току. Ко второму классу относятся приборы с ЬГ-образной ВАХ, устойчивые по напряжению. При этом, такие приборы принято считать дуальными.

Дуальность 8- и КГ-приборов проявляется в подобии их ВАХ и эквивалентных схем замещения. В связи с этим, они представляют собой класс приборов, обладающих одинаковыми свойствами, подчиняющихся одним и тем же принципам разработки, моделирования и исследования. При этом, широкие перспективы применения, быстрое развитие теоретических основ и технологической базы позволило выделить полупроводниковые приборы с ОДС на базе ^-«-переходов в отдельное перспективное направление твердотельной электроники.

Наиболее распространенными двух- и трехэлектродными многослойными полупроводниковыми приборами со статическими ВАХ Б-типа являются динисторы, тиристоры и симисторы [1-6]. Основным механизмом формирования участка ОДС в них является лавинное умножение носителей заряда в результате ударной ионизации в сильном электрическом поле /?-л-переходов. Такие приборы имеют многослойную структуру, содержащую три или четыре /?-и-перехода, а также гальваническое, полевое или оптоэлектронное управление параметрами ВАХ. Развитие полупроводниковых приборов с ВАХ Б-типа идет преимущественно по пути улучшения значений отдельных параметров, в частности, повышения рабочих токов, снижения токов включения и выключения и падения напряжения в открытом состоянии, увеличения быстродействия. Большое внимание уделяется, прежде всего, получению мощных управляемых тиристоров и симисторов для использования их в цепях постоянного и переменного тока силовой электроники. При этом следует отметить, что значительно меньшее внимание уделяется задачам разработки, моделирования и исследования слаботочных приборов на основе полупроводниковых интегральных структур тиристоров и симисторов. Однако в настоящее время перспективным представляется использование симисторов' малой и средней мощности в различных областях электроники, в том числе в средствах телекоммуникаций, отображения информации, нейроинформатике, слаботочной автоматике и бытовой технике. Такие приборы обладают планарной структурой и, как следствие, простотой управления параметрами ВАХ с помощью

электрического поля и светового воздействия, высоким быстродействием и возможностью обработки биполярных сигналов, что значительно расширяет их функциональные возможности и позволяет упростить многие схемотехнические решения. При этом, массогабаритные показатели и возможность быстрого освоения в серийном производстве на базе стандартных планарных технологий позволят осуществить интегрирование симисторных структур в общем объеме полупроводника и создать тем самым новые высоконадежные, многофункциональные микроэлектронные устройства, выполняющие любые логические операции и осуществляющие хранение и обработку информации.

Среди приборов со статическими ВАХ Ы-типа наиболее распространенными являются туннельные диоды [7-9]. В настоящее время они используются в основном в импульсных и усилительных схемах, а также в качестве маломощных автогенераторов синусоидальных колебаний. Однако, туннельные диоды обладают существенными недостатками, такими, как сложность управления величиной ОДС, наличие вторичных положительных ветвей на ВАХ и малая мощность, которые значительно снижают эффективность их использования. При этом, в настоящее время является перспективным создание на базе И-приборов мощных низко- и среднечастотных генераторов, твердотельных ограничителей тока, мощных комбинированных полупроводниковых приборов с защитой от пробоя, элементов защиты узлов электронной аппаратуры и электробытовой техники. В связи с этим, на данном этапе появляются задачи повышения мощности приборов с И-образными ВАХ и расширения их функциональных возможностей. Как показывает анализ, решение данных задач возможно путем разработки новых мощных управляемых биполярно-полевых полупроводниковых приборов с КГ-образными характеристиками, ■ реализации их схемотехнических моделей и интегральных структур, и является необходимым шагом в дальнейшем развитии приборов такого типа.

Таким образом, на сегодняшний день в физике и технике полупроводниковых приборов с ОДС Б- и Ы-типов существуют два

перспективных направления дальнейшего развития таких приборов. Первое из них касается моделирования и исследования симисторов малой и средней мощности и приборов на их основе, а второе связано с разработкой мощных управляемых приборов с ВАХ Ы-типа. В связи с этим, целью данной работы является реализация моделей и исследование основных параметров многослойных полупроводниковых структур с ОДС Б- и 14-типов, а также приборов и устройств на их основе.

Достижение указанной цели в работе осуществлялось следующим образом:

В первой главе проведен сравнительный анализ основных типов и свойств полупроводниковых приборов и устройств с ОДС Б- и Ы-типов различного уровня мощности. Определены основные направления дальнейшего развития, касающиеся создания, моделирования и исследования приборов симисторного типа малой и средней мощности, а также биполярно-полевых N1-приборов большой мощности. Рассмотрены вопросы моделирования и исследования таких приборов с объемной связью.

Во второй главе исследованы основные статические и динамические параметры структур планарно-диффузионных симисторов малой и средней мощности, определены основные аналитические соотношения, пригодные для инженерных расчетов таких приборов. Разработаны и исследованы схемотехнические модели управляемых приборов с ОДС, обеспечивающие адекватное описание реальных интегральных структур.

В третьей главе разработаны и проанализированы схемотехнические и математические модели, а также исследованы биполярно-полевые структуры полупроводниковых приборов с Ы-образными ВАХ большой мощности и Ы-приборов с симметричными характеристиками. Кроме этого, разработаны новые структуры мощных транзисторов с защитой от пробоя, пригодные для практического использования.

В четвертой главе реализованы модели функциональных устройств с объемной связью на основе приборов с ОДС Б-типа (тиристоров и симисторов) с использованием новых методов их управления.

Научная новизна работы состоит в следующем:

1. Получены аналитические соотношения, пригодные для расчета основных статических параметров планарно-диффузионных симисторов (ПДС) -напряжения переключения, рабочего тока и остаточного напряжения.

2. Разработана математическая модель процессов включения и выключения оптопары на основе ПДС, учитывающая инерционность излучающего диода, обусловленную нелинейным характером его работы, и динамические свойства ПДС.

3. Предложена новая модель ПДС на основе трехтранзисторной схемы замещения, позволяющая адекватно описать интегральные структуры симисторов, а также управляемых приборов симисторного типа.

4. Разработаны и исследованы трехтранзисторные схемы замещения управляемых приборов с симметричными Б-образными ВАХ: МДП-симисторов и симисторных оптопар с одноканальным и дифференциальным управлением, позволяющие облегчить физико-топологическое моделирование и проектирование интегральных вариантов структур данных приборов.

5. На базе моделей биполярного и полевого транзисторов получено аналитическое выражение для ВАХ биполярно-полевого К-прибора, позволяющее определить его основные параметры и оценить степень влияния на них физико-топологических и конструктивно-технологических особенностей составляющих транзисторов.

6. Разработаны схемотехнические модели и структуры Ы-приборов повышенной мощности, способные работать на значительную индуктивную нагрузку.

7. Предложены новые схемотехнические модели полупроводниковых приборов с симметричными ВАХ Ы-типа, отличающиеся от известных разработок малым числбм элементов и простотой реализации в интегральном исполнении.

8. Получены аналитические соотношения, отражающие специфику объемной связи между тиристорами и симисторами, а также характеризующие работу функциональных устройств на их основе.

9. Предложен шунтирующий метод управления работой полупроводниковых устройств с самосканированием на основе приборов с Б-образной ВАХ. Получено математическое описание данного метода на примере нейристора и сдвигового регистра с объемной связью.

Практическая ценность работы:

1. Полученные модели для статических и динамических характеристик ПДС и приборов на их основе (МДП-симистора и симисторных оптопар) позволяют проводить инженерный расчет параметров многослойных полупроводниковых структур симисторного типа малой мощности при проектировании и использовании в конкретных узлах электронной аппаратуры.

2. Аналитическое выражение ВАХ биполярно-полевого ]\Г-прибора, полученное на основе синтеза моделей биполярного и полевого транзисторов, позволяет проводить расчеты основных параметров таких приборов и оценивать влияние различных конструктивно-технологических факторов на их работу.

3. С использованием схемотехнического подхода разработаны методы повышения мощности М-приборов, позволяющие увеличить значения рабочих токов в 10-100 раз.

4. Разработана структура биполярно-полевого КГ-прибора с встроенной защитой от перенапряжений, отличающаяся от известных конструкций эффективным использованием активных областей кристалла и повышенной мощностью.

5. Предложены схемы замещения Ы-приборов с симметричными ВАХ, на базе которых возможна реализация оригинальных эквивалентных интегральных структур, работающих при биполярном напряжении питания.

6. Предложен шунтирующий метод управления устройствами с самосканированием на базе интегральных линеек тиристоров и симисторов, предназначенный для расширения функциональных возможностей таких устройств, способный найти широкое применение при реализации электрических аналогов элементов нейронов.

Результаты исследования ПДС и М-приборов повышенной мощности использованы ООО АБЭП УЛРЗ и АООТ ОКБ "Искра" при проектировании биполярно-полевых структур с защитой от перенапряжений (см.прилож.).

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Разработанные модели статических и динамических параметров ПДС малой и средней мощности и оптопар на их основе обеспечивают эффективный инженерный расчет и оперативную оценку диапазона рабочих напряжений и токов, а также динамического диапазона их работы, необходимые при проектировании приборов данного типа.

2. Новые схемотехнические модели на основе трехтранзисторной схемы замещения позволяют облегчить физико-топологическое моделирование и проектирование ПДС и реализовать на их базе оптимальные структуры интегральных симисторов, а также управляемые приборы симисторного типа.

3. Математические и схемотехнические модели, а также структуры КГ-приборов большой мощности, в которых достигнуто повышение рабочих токов в 10 - 100 раз по сравнению с известными разработками, пригодны для реализации эффективных элементов защиты различных узлов электронной техники.

4. Новые схемотехнические модели двух- и трехэлектродных приборов с симметричными 1\Г-образными характеристиками, отличающиеся от известных моделей малым числом схемных элементов упрощают реализацию эквивалентных интегральных структур.

5. Математическое описание механизма объемной связи в интегральных тиристорных и симисторных линейках позволяет проводить оценку и оптимизацию статических и динамических параметров режимов питания функциональных устройств на их основе.

6. Предложенный шунтирующий метод управления работой устройств с самосканированием, заключающийся в изменении чувствительности элементов с ОДС Б-тип а за счет выбора сопротивления шунтирующих резисторов, обеспечивает создание таких устройств со стабильной и

регулируемой скоростью распространения возбуждения, расширение частотного диапазона их работы и увеличение амплитуды питающих напряжений в 4 раза.

По результатам выполненных в диссертации исследований опубликовано 23 печатные работы.

Диссертационная работа изложена на 181 странице машинописного текста и состоит из введения, четырех глав и заключения, содержит 61 рисунок, 9 таблиц и список использованных литературных источников из 185 наименований и приложения.

1. ОСНОВНЫЕ ТИПЫ И СВОЙСТВА ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ

СТРУКТУР И ПРИБОРОВ С ОТРИЦАТЕЛЬНЫМ

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫМ СОПРОТИВЛЕНИЕМ

1.1. Полупроводниковые структуры и приборы с отрицательным дифференциальным сопротивлением 8-типа

Многослойные полупроводниковые приборы с отрицательным дифференциальным сопротивлением Б-типа, обладающие известными уникальными свойствами, находят широкое применение в различных областях электротехники, электроники и автоматики. На протяжении полувека огромное внимание отечественных и зарубежных исследователей, уделяемое глубокому анализу физических процессов формирования участков отрицательного дифференциального сопротивления, конструктивно-технологическим проблемам создания таких приборов, а также оценке перспектив их практического использования привело к выделению отдельного научного направления твердотельной электроники, связанного с полупроводниковыми приборами Б-типа. Однако, несмотря на подробную изученность вопросов физики приборов с ОДС, принципов действия, свойств, основных типов и особенностей их применения, интерес к такого рода приборам постоянно растет.

В настоящее время достигнут новый качественный уровень, на котором известные полупроводниковые приборы Б-типа на базе р-п-переходов, такие, как Б-диоды [10,11], однопереходные транзисторы [12], модуляционные транзисторы [13], лавинные триоды [14], Ы-триоды [15], инжекционно-полевые транзисторы [16], «-/»-/-структуры [17], халькогенидные пороговые ключи [18], тиристоры и их разновидности [1-6] в той или иной степени способны »выступать в качестве основы при реализации новых приборов с Б-образными ВАХ различного уровня мощности.

Наличие участка ОДС Б-типа на ВАХ вышеперечисленных приборов позволило использовать их для создания различного рода генераторов [3,5]

и регуляторов мощности [2]. Кроме того, существование двух участков положительного сопротивления (низкоомного и высокоомного) обусловливает возможность их работы в качестве эффективных запоминающих и ключевых элементов [6]. Также, разнообразные способы управления параметрами ВАХ Б-приборов с помощью электрического, магнитного поля и светового потока способствуют их широкому применению в качестве эффективных преобразователей и датчиков [1-5]. Однако, несмотря на широкий спектр уникальных свойств и достоинств 8-приборов, большинство из них или не вышло из стадии лабораторных исследований или по ряду причин, таких, как недостаточный уровень рассеиваемой мощности, невысокие значения временных параметров переключения, большие величины остаточных напряжений в открытом состоянии, не нашло широкого применения.

К настоящему времени в практике реализации многослойных полупроводниковых приборов со статическими ВАХ Б-типа сложилось несколько приоритетных направлений. Первое из них касается исследований и разработок приборов большой и сверхбольшой мощности для использования в качестве коммутаторов в сильноточных энергосетях [2,3,19,20]. Основными проблемами, стоящими перед разработчиками мощных Б-приборов являются: дальнейшее увеличение мощности, заключающееся в реализации ^-«-переходов большой площади; улучшение эффективности теплоотвода; стабилизация параметров и создание приборов с гальванической развязкой входа и выхода (с полевым и оптоэлектронным управлением) [3,4]. Второе направление связано с проектированием и созданием маломощных приборов для применения в интегральных твердотельных схемах для систем нейроинформатики и вычислительной техники [6,21]. Актуальной задачей для слаботочных приборов является увеличение быстродействия (достижение времен переключения менее 10 нсек.) с целью их использования в качестве элементной базы интегральных логических и запоминающих устройств. Наряду с указанными направлениями все большую перспективу приобретают Б-приборы средней мощности, способные найти широкое

применение в различных современных средствах отображения и преобразования информации, телекоммуникациях и бытовой техники [1]. К особенностям этого направления следует отнести сочетание достоинств приборов большой и малой мощности, в результате чего Б-приборы обладают малыми массогабаритными показателями, высоким быстродействием, стабильностью параметров, а также высокой эффективностью управления параметрами ВАХ и достаточно небольшим (для данного класса) уровнем рассеиваемой мощности.

При создании эффективных Б-приборов среднего и малого уровней мощности возникает ряд задач, связанных прежде всего с выбором оптимальной конструктивной основы, в которой сочетались бы перечисленные особенности.

Для оценки перспективного использования приборов малого и среднего уровней мощности полупроводниковых структур и приборов с Б-характеристиками рассмотрим их некоторые количественные и качественные показатели и особенности. Для наиболее известных в настоящее время Б-приборов в табл. 1.1 приведены основные параметры, характеризующие мощностные (ипер, иост, 7), временные (время переключения) и эксплуатационные (стабильность параметров) показатели, а также особенности управления параметрами ВАХ [1-6,10-18].

Сравнительный анализ характеристик показывает, что наиболее приемлемыми Б-приборами в качестве основной элементной базы приборов средней мощности являются тиристоры. При этом другие типы приборов обладают недостатками, наличие которых осложняет их практическое использование в данном качестве. К числу основных недостатков можно отнести следующие:

1. Малые напряжения переключения (Ы-триоды, однопереходные транзисторы); '

2. Высокие остаточные напряжения (Б-диоды, однопереходные транзисторы);

3. Малые рабочие токи (8-диоды, модуляционные транзисторы);

4. Низкое быстродействие (8-диоды, однопереходные транзисторы);

Параметры и характеристики основных типов Б-приборов

Таблица 1.1

Тип прибора Характер работы ипер, В и<>ст> В /, мА Время пареклю-чения МКС Тип характеристики Стабильность параметров Способы управления ВАХ

Б-диод Однонаправленный 3-200 4-5 2-5 5-15 Выходная Невысокая

Однопереходный транзистор Однонаправленный 30 4-5 50-100 0,1-30 Входная Высокая Гальваническое

Модуляционный транзистор Однонаправленный <100 1-1,5 2-5 0,01-0,1 Выходная Высокая Гальваническое

]Ч-триоды Однонаправленный 1-2 «0,25 0,1-0,5 10-30 Входная Высокая Гальваническое

Тиристор Однонаправленный 0,1-3 103 1,5-3 >0,01 0,1-10 Выходная Высокая Гальваническое, полевое, оптоэлек-тронное

Халькогенидный пороговый ключ Двунаправленный 10-400 1-10 1-100 0,001-1 Выходная Низкая

Симисгор (как разновидность тиристоров) Двунаправленный 10-1000 1,5-3 >1 0,1-10 Выходная Высокая Гальваническое, полевое, оптоэлек-тронное

5. Низкая стабильность параметров (халькогенидные пороговые переключатели);

6. Сложность управления параметрами ВАХ (8-диоды, халькогенидные пороговые переключатели).

Кроме того, одним из важных показателей является технологическая освоенность в серийном производстве. К сожалению, многие Б-приборы, такие, как Б-диоды, модуляционные транзисторы, инжекционно-полевые транзисторы, халькогенидные пороговые ключи, не нашли широкого практического применения, и вопросы их моделирования и проектирования мало изучены.

Тиристоры в различной степени свободны от все перечисленных недостатков (см. табл. 1.1). Тиристор занимает совершенно особое положение среди полупроводниковых приборов Б-типа, так как в настоящее время является практически единственным прибором, работающим в области больших токов. Со времени создания всего за несколько лет он стал основной элементной базой электроники больших мощностей [4]. При этом, в настоящее время область применения тиристоров вовсе не ограничивается сильноточной электроникой, а напротив, распространяется практически во все области мало- и среднемощной электроники.

Отличительной особенностью тиристоров является многослойная структура, содержащая четыре (в случае тиристора) или пять (в случае симистора) областей полупроводникового материала с различными типами электропроводности и обладающая Б-образной ВАХ [1-6]. Участок ОДС Э-типа появляется из-за наличия внутренней положительной обратной связи по току и частично по напряжению [21,22], которая является следствием процессов лавинного умножения носителей заряда [2,4], накопления носителей заряда в базах, нарушения условий нейтральности одной из баз, а также эффекта заплывания [22]. 1

Тиристоры представляют отдельный класс приборов, и в их число входят: р-и-р-я-диод (диод Шокли, динистор) [2-6]; диак (двунаправленный диодный тиристор) [1,4]; триак (двунаправленный тиристор, симистор) [1-

6]; запираемый тиристор [2,4]; фототиристор [2-6]; фотосимистор [1,2] и др. Все эти приборы базируются на ключевых свойствах /ьп-р-и-структуры.

В настоящее время достаточно подробно рассмотрены физические процессы, протекающие в тиристорах и приводящие к появлению участка ОДС на ВАХ [2,4,5], предложены математические [2,4,22-24] и схемотехнические модели [25-29]. Созданию адекватной физической модели ^-и-р-и-структуры большое внимание уделяли отечественные и зарубежные ученые, среди них С.А.Гаряинов [21,22], В.А.Кузьмин [6], В.Герлах [4] и др., оценивавшие в своих работах различные факторы, влияющие на параметры тиристоров. Также подробно исследованы статические и динамические характеристики тиристоров [30-35]. Наряду с моделями развивались и методы проектирования и технологической реализации подобных приборов [3]. И на сегодняшний день достигнут более высокий уровень в развитии тиристорной техники, охватывающий класс тиристоров с управляемыми ВАХ различного уровня мощности. Дальнейшее развитие управляемых приборов ставит ряд новых задач, связанных с эффективной реализацией приборов, достоинством которых является наличие гальванической развязки между входом и выходом.

В мировой практике используются два основных метода создания таких приборов. Один из них - это реализация биполярно-полевых структур, в частности, МДП-тиристора, объединяющего свойства МДП-транзистора и тиристора [2,4]. Достоинства такого прибора очевидны. В частности, - это возможность гальванической развязки управляющей и выходной цепи, большое входное сопротивление, повышенная нагрузочная способность, значительное упрощение схем с его использованием за счет расширения функциональных возможностей, а также существенное расширение областей применения [2].

В настоящее время предложено' большое количество конструктивных решений этой задачи [36-48]. При этом, большинство предлагаемых разработок касаются области мощных приборов с вертикальной структурой [37-40,42,44], характеризующихся большими технологическими сложностями при реализации затвора. В то же время, как показывает

анализ литературы по вопросам проектирования приборов малой и средней мощности [6,36], наибольшая эффективность управления посредством электрического поля достигается в структурах с планарным расположением диффузионных областей. Поэтому задача исследования планарных структур МДП-тиристоров малой и средней мощности является актуальной.

Другим подходом к решению задачи создания Б-приборов с гальванической развязкой является реализация структур, управляемых светом. Основанный на эффекте генерации неосновных носителей заряда в области базы тиристора посредством светового воздействия такой подход нашел применение в некоторых конструкциях [49-51], в частности, в тиристорах, управляемых от внешнего источника света (фототиристорах) [50,51], и тиристорах, управляемых от источника, помещенного внутри корпуса прибора вблизи одной из базовых областей (тиристорных оптопарах) [49]. Тиристорные оптопары преимущественно используются для коммутации в силовых и высоковольтных цепях. При этом, фототиристоры в них выполняются как в виде вертикальных [49,50], так и в виде планарных структур [51]. Как и в случае МДП-тиристоров приоритетным развитием данного способа гальванической развязки по причине оптимального расположения источника света по отношению к наиболее фоточувствительным областям является создание интегральных планарных фототиристорных структур. Это позволяет в значительной степени повысить фоточувствительность, упростить конструкцию приборов и расширить их функциональные возможности. Наряду с планарными также разрабатываются и вертикальные структуры фототиристоров, которые обладают худшей фоточувствительностью и технологическими ограничениями изготовления из-за расположения фотоактивных областей внутри и на боковой поверхности структуры прибора [49].

Несмотря на все достоинства тиристоров, они обладают существенным недостатком, который заключается в однонаправленном характере работы, что затрудняет их применение в ряде областей электроники, базирующихся на обработке биполярных сигналов и

работающих в цепях переменного тока. К таким областям можно отнести быстроразвивающиеся системы телекоммуникаций, средства отображения информации с плоскими экранами на основе электролюминесцентных пленочных структур (электролюминесцентных конденсаторов) [52], а также различную бытовую технику. Таким образом, особую актуальность приобретает подкласс двунаправленных тиристоров с симметричными ВАХ - симисторы, работающие на биполярном сигнале [1,2,4,53,54].

Исследованиям симисторов уделяется большое внимание как у нас в стране [53-64], так и за рубежом [65-93]. В связи с тем, что симисторы являются модификацией тиристоров, их свойства достаточно подробно изучены. Параметры симисторов (см. табл. 1.1) практически совпадают с аналогичными параметрами тиристоров. И это не случайно. Наиболее распространенным способом реализации подобных приборов является встречно-параллельное соединение как дискретных тиристоров [70,77], так и интегральных (реализованных в одной базовой области) тиристорных структур [78-93]. Именно такой способ соединения позволил получить симметричную ВАХ Б-типа относительно начала координат. При этом, симисторы, реализованные на основе интегрального соединения тиристорных структур, обладают рядом достоинств по сравнению со схемами на дискретных приборах. Это, прежде всего, повышение надежности работы за счет исключения элементов внешней коммутации и уменьшение массогабаритных показателей. Однако, наряду с достоинствами, интегральные симисторы обладают недостатками, обусловленными взаимным влиянием друг на друга составляющих тиристоров, приводящим к нежелательному эффекту обратного включения [4] или эффекту взаимного шунтирования ^-«-переходов, который приводит к снижению быстродействия [1,2]. Кроме того, главным недостатком большинства симисторов является ¡необходимость синхронного изменения полярности управляющего сигнала при смене полярности коммутируемого напряжения [1-4], а также технологические трудности изготовления и высокая стоимость прибора [1,4].

В настоящее время предложены различные конструкции симисторов, позволяющие в значительной степени устранить перечисленные недостатки. Так, например, для исключения необходимости изменения полярности управляющего сигнала используют четыре основных метода включения и выключения симисторов. Это управляющий транзистор, управляющий р-п-переход, вспомогательный транзистор и универсальный управляющий электрод [4]. Кроме того, широко используется оптоэлектронный способ включения [94-98].

Необходимо отметить, что имеющиеся публикации по симисторной тематике касаются главным образом области силовых приборов, и примеров использования симисторов в устройствах малой и средней мощности практически не встречается, за малым исключением [1]. Однако существуют интересные разработки симисторов малой и средней мощности [97,99], которые открывают широкие перспективы их применения в нетрадиционных областях электроники. К числу таких разработок можно отнести планарно-диффузионные симисторы, которые имеют интегральную структуру с вертикальными />-п-переходами. За счет планарного расположения диффузионных областей и выхода границ ^-«-переходов на верхнюю плоскость структуры ПДС являются оптимальными для реализации различных полевых и оптоэлектронных приборов. При этом устраняются значительные трудности, возникающие при реализации МДП-симисторов и фотосимисторов с вертикальной структурой, связанные с формированием канавок в боковой поверхности для нанесения управляющего изолированного затвора (аналогично МДП-тиристорам [3739]) и организацией доступа к наиболее фоточувствительным областям [9496] (в фотосимисторах), которые ведут к усложнению технологии приборов, повышению их стоимости, снижению функциональной гибкости и показателей надежности. '

В наибольшей мере данные недостатки устранены в известных на сегодняшний день симисторных оптопарах [100-103], фотосимисторах [99] и МДП-симисторах средней мощности на основе ПДС [36]. К сожалению, в литературе по приборам данного типа практически отсутствуют сведения,

касающиеся физико-топологического и схемотехнического моделирования, методов оценки основных статических и динамических параметров, а также методики инженерных расчетов параметров и характеристик, учитывающие конструктивно-технологические особенности планарных структур. Все это значительно затрудняет процесс дальнейшего развития приборов с симметричными характеристиками Б-типа среднего и малого уровня мощности. Необходимость устранения перечисленных недостатков в данной области ставит задачи моделирования, проектирования, реализации и исследования приборов на основе ПДС в разряд весьма актуальных. При этом, особую важность приобретают задачи моделирования подобных приборов. Конструктивно-технологические особенности ПДС имеют ряд принципиальных отличий от традиционных симисторов с вертикальной структурой, что не позволяет в полной мере использовать тиристорные модели для расчета статических параметров планарных симисторов на этапе проектирования. Для применения ПДС в конкретных узлах электронной аппаратуры требуется оценка их динамических параметров, что также затруднено по причине отсутствия адекватных моделей, учитывающих специфику работы ПДС. Кроме того, не решена задача схемотехнического моделирования подобных приборов - выбор оптимальной схемы замещения ПДС. Необходимость решения схемотехнической задачи также продиктована актуальностью создания управляемых приборов на основе ПДС. Отсутствие такой модели затрудняет предварительный этап оценки работоспособности как самих структур, так и управляемых приборов на их основе, а также последующий этап оптимизации параметров с использованием современных моделирующих пакетов прикладных программ для ЭВМ.

1.2. Полупроводниковые структуры и приборы с отрицательным дифференциальным сопротивлением 1Ч-типа

Наряду с широким распространением в различных областях современной электронной техники Б-приборов, все большую актуальность приобретают полупроводниковые приборы с ВАХ, содержащими участок ОДС Ы-типа. В отличие от приборов Б-типа, которые имеют положительную обратную связь по току, Ы-приборы обладают положительной обратной связью по напряжению, вследствие чего устойчивостью по напряжению и емкостным характером реактивности [21]. Этот факт позволяет говорить о подобности или дуальности приборов Б- и Ы-типов, которая заключается в двух основных принципах.

1. Если ВАХ двух приборов имеют подобную форму, и один из них управляется напряжением, а второй - током, то такие приборы дуальны.

2. Если приборы дуальны, то дуальны и их эквивалентные схемы.

Принципы дуальности являются основополагающими в физике и технике элементов с ОДС, и их особая важность заключается в применимости одних и тех же методов проектирования, моделирования, исследования и применения Б- и ^приборов на современном уровне развития электронной техники. Это обстоятельство подтверждается большим количеством примеров использования одних и тех же структур, в частности, р-п-р-п-типа [15,104] для получения Б- и Ы-образных ВАХ (ЬГ-триод) и одних и тех же моделей, отражающих физику формирования участков ОДС разных типов [21].

Таким образом, очевиден вывод о том, что огромный мировой опыт, полученный в процессе развития физики и техники Б-приборов на основе принципа дуальности может быть широко использован при создании новых типов И-приборов. -

Развитие областей электронной техники, таких, как средства отображения информации и нейроинформатика выдвигают ряд новых задач, связанных с повышением надежности электрорадиоэлементов, систем и устройств, в результате чего становится актуальным

использование Ы-приборов, способных в значительной степени решить данные задачи. Уникальные свойства структур и приборов с №образными ВАХ нашли ограниченное применение в областях генераторной техники и маломощной автоматики [8,9]. Однако, как указывают многие авторы, приборы данного типа способны найти применение в качестве активных элементов функционально-интегрированных схем и реализованных на их основе нейроподобных вычислительных систем [21,105], в качестве элементов встроенной защиты полупроводниковых приборов [105,106], а также самовосстанавливающихся предохранителей многоразового использования в узлах электронной аппаратуры [107]. И наконец, весьма перспективным представляется использование КГ-приборов повышенной мощности для создания различного рода средне- и низкочастотных мощных генераторов синусоидальных колебаний [108].

Таким образом, на данном этапе основными задачами физики и техники Ы-приборов являются:

1. Разработка, моделирование и исследование новых типов Ы-приборов.

2. Создание приборов повышенной мощности.

3. Реализация приборов с расширенными функциональными возможностями по управлению и работающих на биполярном сигнале.

Для выбора оптимального направления решения данных задач проанализируем основные типы полупроводниковых приборов со статическими ВАХ Ы-типа.

Наиболее известным и широко распространенным элементом с ОДС Ы-типа является туннельный диод [7-9], ВАХ которого по своему виду принадлежит к характеристикам, стабильным по напряжению, и положение рабочей точки на ней однозначно задается напряжением и неоднозначно током. Работа туннельного диода основана на известном в квантовой механике туннельном эффекте' [7,8]. Для реализации данного эффекта ' необходимы очень узкий ^-«-переход (менее 100 А), получаемый по специальной технологии, и материалы с большой концентрацией примесей (1019-1020 см 3). Типичная ВАХ туннельного диода приведена на рис.1.1 и характеризуется значением ОДС и следующими параметрами:

Рис. 1.1. Типичный вид ВАХ туннельного диода.

Рис. 1.2. Схема, реализующая ВАХ 1М-типа на основе соединения биполярного и < полевого транзисторов. >

1тах - максимальный туннельный ток (ток пика); 1тШ - минимальный ток (ток впадины); 17тах - напряжение соответствующее максимальному току; \]тЫ -напряжение, соответствующее минимальному току. Для известных туннельных диодов максимальное значение тока не превышает нескольких миллиампер при напряжениях в несколько десятков - сотен милливольт [8,9]. При этом они обладают вторичной положительной ветвью на ВАХ.

Широкое применение нашли туннельные диоды, изготавливаемые на основе германия, кремния, антимонида индия, антимонида галлия и арсенида галлия. Вследствие того, что на понижающемся участке ВАХ туннельный диод представляет собой активный двухполюсник, он нашел применение в различного рода маломощных усилителях, генераторах, преобразователях, детекторах, вычислительных и запоминающих устройствах и др. [9]. Быстрое распространение таких приборов объясняется их способностью работать на весьма высоких частотах (10101011 Гц), широким интервалом рабочих температур (до 400 °С), сравнительно низким уровнем собственных шумов (2-3 дб), малыми габаритами, малой потребляемой мощностью, высокой механической прочностью и надежностью работы, длительным сроком службы и простотой изготовления [8,9].

Основными недостатками туннельных диодов являются малая выходная мощность и отсутствие внутренней развязки между входом и выходом, что часто вызывает существенные ограничения их применения [8,9]. Для повышения уровня мощности туннельного диода используется метод параллельного или последовательного соединения нескольких приборов. Однако, данный метод мало эффективен и ведет к увеличению массогабаритных показателей и снижению надежности.

Среди огромного числа новых полупроводниковых приборов и элементов в последние годы все большее внимание разработчиков микросхем и микроэлектронной аппаратуры привлекают функционально-интегрированные биполярно-полевые структуры [105,109]. Интегрирование биполярного и полевого транзистора с управляющим ^-«-переходом, а также биполярного транзистора и полевого МДП-транзистора позволило

создать ряд структур с уникальными электрическими характеристиками. В частности, расширена гамма полупроводниковых приборов с ОДС, так называемых полупроводниковых негатронов с N-образной ВАХ. Наличие внутренней цепи положительной обратной связи в этих приборах делает возможным построение на их основе различных автогенераторов, работающих в диапазоне частот от единиц до сотен мегагерц [105].

Одна из первых разработок таких структур, появившаяся в 1957-1958 годах, носит название N-триода [15,107,110]. На ВАХ такого прибора наблюдается участок ОДС: увеличение напряжения на коллекторе приводит к уменьшению его тока. В N-триоде объединено действие обычного биполярного и униполярного транзисторов. У него эмиттер соединяется с базовым контактом узким каналом, толщина которого зависит от ширины слоя объемного заряда коллектора. При некотором напряжении на коллекторе канал перекрывается, разрывая цепь между эмиттером и базой. Вследствие этого напряжение на эмиттерном /?-и-переходе падает практически до нуля, что приводит к резкому уменьшению тока эмиттера и, следовательно, тока коллектора. Вблизи этой точки с ростом напряжения на коллекторе ток его резко падает, и на ВАХ появляется участок ОДС [15]. N-триод может работать при малых уровнях мощности: напряжение -несколько десятых вольта, и ток - несколько миллиампер [107,110]. Предложены два типа N-триодов, имеющих четырехслойную структуру, реализованных по диффузионно-сплавной технологии, в которых величина ОДС достигает порядка нескольких десятков Ом, максимальный ток - (3050) мА при напряжении максимума (0,1-0,2) В, ток минимума (10-100) мкА вплоть до напряжений порядка (10-15) В. Такие N-триоды нашли применение в схемах генераторов синусоидальных и пилообразных колебаний с частотой в пределах (20-50) кГц и триггеров с быстродействием, ограниченным частотой 50 кГц [15,21]. В сравнении с туннельным диодом N-триод обладает существенными преимуществами, заключающимися в возможности управления параметрами ВАХ и отсутствии вторичной положительной ветви на ВАХ в области рабочих напряжений, что делает его наиболее перспективным для различных

применений [15,21,110]. Однако, несмотря на достоинства, N-триод -полупроводниковый прибор, так и невышедший за рамки лабораторных исследований и ненашедший широкого практического применения из-за малого уровня рассеиваемой мощности и технологических трудностей изготовления (операции травления, вплавление контактов и др.) [15,21]. При этом, авторами публикаций по данному вопросу указываются перспективы применения N-триода в качестве ограничителей тока и ключевых элементов в различных переключающих устройствах и системах вычислительной техники [ 15,21,107].

В настоящее время также существует ряд разработок приборов с N-образными ВАХ, реализующих принцип получения участка ОДС, подобный использованному в N-триоде. В частности, широко известны биполярно-полевые структуры и схемы на основе дискретных элементов, у которых участок ОДС на ВАХ появляется вследствие модуляции тока базы биполярного транзистора [105]. Электрическая схема, поясняющая этот принцип, изображена на рис. 1.2.

Цепь положительной обратной связи по напряжению в данной схеме образована полевым транзистором Th включенным между электродами коллектора и базы биполярного транзистора Т2. Его выходная ВАХ в схеме с общим эмиттером (ОЭ), управляемая током базы, зависит от входного напряжения база-эмиттер 11бз и сопротивления канала полевого транзистора. Поскольку из-за наличия на ^-«-переходе затвора напряжения коллектор-эмиттер UK3 он смещен в обратном направлении, то с ростом этого напряжения происходит увеличение сопротивления канала, а, следовательно, и уменьшение тока базы. Это вызывает уменьшение коллекторного тока и появление участка ОДС на выходной ВАХ [105]. Данная схема реализуется в различных разработках. Одна из наиболее интересных представляет собой биполярный транзистор с модулирующим затвором (GAMBIT) [105,111]. В данной структуре достигнуты значения максимального тока порядка 100 мА при напряжении максимума (2-5) В. При этом, величина ОДС сильно зависит от управляющего напряжения на базе. Такая структура изготавливается по планарно-эпитаксиальной

технологии и для улучшения ее параметров используется последовательное травление вертикальных карманов в подложке и эпитаксиального выращивания в них кремния. Этим достигается значительное уменьшение максимального напряжения и увеличение значения ОДС. Однако данная структура имеет небольшую выходную мощность и технологию изготовления, несовместимую с технологией интегральных микросхем, что снижает эффективность ее использования в узлах электронной аппаратуры [105,111].

Также известны негатроны, изготовленные по стандартной диффузионной технологии ИМС [105, И 2], которые имеют также небольшие значения токов максимума при достаточно больших напряжениях (1-8) В.

Кроме того, возможна реализация N-образной ВАХ в схемах, где вместо полевого транзистора с управляющим ^-«-переходом используется МДП-транзистор, или работающих по принципу шунтирования эмиттерного перехода биполярного транзистора управляемым сопротивлением МДП-транзистора [105]. Общим недостатком структур и схем с использованием МДП-транзисторов являются большие напряжения, при которых начинается появление участка ОДС, что связано с особенностями формирования индуцированного канала в МДП-структуре, а также высокие токи минимума [105].

В рассмотренных выше биполярно-полевых структурах негатронов на основе функционального интегрирования полевых и биполярных транзисторов выходная ВАХ снимается с биполярного транзистора, а полевой транзистор включен в цепь положительной обратной связи по напряжению. Однако возможна реализация негатронов, в которых назначение этих транзисторов взаимно изменено [105]. Такие схемы и структуры, реализованные на их основе, обладают более высокими напряжениями, при которых начинает формироваться участок ОДС,]М-типа (С/та~ 8-15 В). Кроме того, для изготовления подобных приборов используется метод ионной имплантации, применяемый при формировании дополнительных слоев для снижения порогового напряжения полевых

транзисторов, что значительно усложняет технологию и повышает стоимость приборов.

Анализ рассмотренных полупроводниковых приборов с ОДС И-типа позволяет сделать вывод о том, что предпочтительными являются биполярно-полевые структуры на основе полевого транзистора с управляющим ^-и-переходом, включенного в цепь базы биполярного транзистора. Данные схемы и реализованные на их основе структуры обладают малым напряжением формирования участка ОДС, высокой функциональной гибкостью (возможностью эффективного управления параметрами ВАХ) а также достаточно простой технологией изготовления [105,113]. Кроме того, мировой опыт в производстве биполярных транзисторов различной мощности в значительной степени упрощает задачу создания мощных И-приборов такого типа как на основе схемотехнического, так и структурного методов. И наконец, теоретические основы физики биполярных и полевых транзисторов, а также существующие математические [15,105,114] и схемотехнические модели [26,27,115], отражающие процессы формирования ВАХ и методы расчета параметров Ы-приборов [15,105] могут быть широко использованы при их моделировании и проектировании.

В последнее время все большую актуальность приобретают приборы с встроенной защитой от пробоя. Такой вид защиты наиболее часто используется в мощных тиристорных и транзисторных структурах [106,116,117]. Среди наиболее известных и широко распространенных способов защиты выделяют метод защитного реле, которое срабатывает на закорачивание одного из /»-«-переходов структуры транзистора или тиристора. В результате этого реле не дает протекать аварийному току через коллекторный переход структуры, предохраняя таким образом ее от повреждения. ВАХ такой схемы защиты имеет Ы-образную форму, что позволяет отнести данный тип приборов к классу приборов с ОДС Ы-типа. Однако, подобный тип защиты обладает рядом недостатков, таких, как большие массогабаритные показатели, наличие механических частей, а также характеризуется эффектом полного отключения структуры, что

снижает универсальность применения данных схем в различных узлах электронной техники [106].

Для устранения этих недостатков предложены различные схемы, выполняющие роль элементов защиты, например, использование совместно с транзистором диода с напряжением пробоя, меньшим напряжения пробоя коллекторного перехода транзистора [117], а также использование дополнительного полевого транзистора для ограничения базового тока [106]. В последнем случае схема защиты является аналогом схемы на рис. 1.2, что позволяет отнести такие приборы к классу негатронов или биполярно-полевых структур. Использование данной схемы в проектировании и создании интегральных структур весьма эффективно, хотя и ограниченно из-за увеличения массогабаритных показателей прибора, так как типичные структуры выполняются с учетом резервирования дополнительных активных областей на периферии кристалла основного транзистора (под диод, включенный в цепь коллектор-затвор, и сам полевой транзистор) [106]. По этой причине задача создания оптимальной структуры с защитой от пробоя является актуальной и требующей новых конструктивных и схемотехнических решений.

Как было отмечено ранее, задача расширения функциональных возможностей N-приборов также является актуальной. В частности, подобно S-приборам с симметричной характеристикой, значительно расширившей области их применения в современных системах электронной техники, N-приборы с симметричными ВАХ также могли бы найти новые области применения. Однако, публикации на эту тему практически отсутствуют за исключением отдельных сообщений о реализации таких приборов схемотехническими методами [118]. При этом, они обладают малым уровнем рассеиваемой мощности, большим числом схемных элементов, включая операционные усилители, и имеют сложные цепи обратной связи, что затрудняет создание эффективных приборов в интегральном исполнении и использование данных схем в качестве элементов защиты узлов силовой электроники.

Таким образом, на основе проведенного анализа литературы можно сделать следующие основные выводы:

Во-первых, актуальность использования приборов с ВАХ Ы-типа в узлах современной электронной аппаратуры требует решения задач создания таких приборов повышенной мощности. При этом, особую важность имеет задача реализации универсальных математических и схемотехнических моделей Ы-приборов, необходимых для повышения эффективности этапов проектирования топологии структур и последующей оптимизации ее параметров.

Во-вторых, в связи с актуальностью задачи повышения надежности электронной аппаратуры необходима разработка и исследование полупроводниковых приборов с встроенной защитой от пробоя.

И, в-третьих, для расширения областей применения Ы-приборов, в частности, применения их в устройствах и системах, работающих на биполярном сигнале, необходимо создание полупроводниковых приборов с симметричными Ы-образными характеристиками.

1.3. Полупроводниковые структуры и приборы с объемной связью

Рассмотренные в предыдущих параграфах полупроводниковые приборы с ОДС по существу являются элементарными функциональными приборами, в которых осуществляется так называемая объемная связь. Данное понятие включает в себя то обстоятельство, что полупроводниковые приборы различного уровня сложности, такие, как диоды, транзисторы, тиристоры при технологическом исполнении их в одном объеме полупроводника способны взаимодействовать друг с другом посредством этого объема и реализовывать новые физические эффекты. Яркими примерами подобных приборов с объемной связью являютря транзисторы (функциональное интегрирование двух диодов), тиристоры (интегральное соединение двух транзисторов), симисторы (интегральное, а также интегрально-схемотехническое соединение двух тиристорных структур). Наиболее четко такая концепция интегрирования и создания

полупроводниковых приборов с объемной связью просматривается в случае создания Б-приборов, хотя, как показано в предыдущем параграфе, аналогичные тенденции присутствуют и в создании ]М-приборов, например, биполярно-полевых структур, как функционально-интегрированных биполярных и полевых транзисторов. Таким образом, придерживаясь данной концепции, логично было бы предположить, что следующий уровень реализации приборов с объемной связью будет включать в себя приборы повышенной сложности на основе функционального интегрирования структур тиристоров, симисторов, биполярно-полевых негатронов и т.д. И это действительно так. В настоящее время существует ряд публикаций [119-124], посвященных, главным образом, исследованию объемной связи в Б-приборах, что вызвано их преимуществами по сравнению с Ы-приборами, связанными с возможностью работы на емкостную нагрузку, отработанной технологией производства, а также широким спектром областей применения.

Рассмотрим основные свойства и типы существующих на данный момент 8-приборов с объемной связью.

Практически во всех приборах с Б-образной ВАХ определяющую роль играют процессы в базовой области. В большинстве случаев р-п-переход используется только как источник неравновесных носителей, которые распространяются примерно равномерно во все стороны. Сферой влияния /?-и-перехода является расстояние от него до второго контакта. Если в сфере влияния одного Б-элемента разместить инжектирующий контакт, то первым элементом можно управлять током через этот дополнительный контакт. В качестве инжектирующего элемента можно использовать также и р-п-переход. При этом, ток этого /»-«-перехода влияет не только на статические характеристики, но и на динамические свойства управляемого Б-элемента [119]. Поэтому, создав в одной пластине полупроводника несколько приборов с ОДС, можно осуществить между ними активную объемную связь. При этом могут действовать несколько механизмов связи между элементами [119]:

1. Диффузионная связь. Включение одного из элементов ведет к повышению концентрации неравновесных носителей в базовой области. Вследствие возникновения градиента концентрации неравновесные носители от включенного элемента диффундируют к соседним и увеличивают ток коллекторных переходов. Это приводит к увеличению тока инжекции в соседних элементах, что вызывает изменение их ВАХ. При этом механизме связи расстояние между соседними элементами должно быть порядка длины диффузионного смещения неосновных носителей в базовой области.

2. Связь по току базы. Вдоль базовой области возникает электрическое поле, так как потенциал базы вблизи включенного элемента значительно отличается от потенциала вблизи невключенного элемента, поэтому возникает продольный ток, эквивалентный управляющему току базы, который влияет на ВАХ невюпоченного элемента.

3. Шунтирующий механизм. Если элементы расположены достаточно близко, то включение одного элемента равносильно включению резистора с низким сопротивлением параллельно базе невключенного элемента [119,125].

Взаимосвязь элементов с ОДС практически полностью определяется объемными свойствами базы и топологией размещения элементов. Каждый элемент оказывает приблизительно одинаковое влияние на все остальные, равноудаленные от него. Степень связи резко убывает с увеличением расстояния, так как концентрация неравновесных носителей уменьшается с расстоянием по закону, близкому к экспоненциальному.

Наличие объемной связи между элементами превращает двухэлектродный прибор в многоэлектродный, который может быть связан по объему с большим числом других элементов. Это резко повышает функциональные й схемотехнические возможности [119,125-129].

Связанные объемной связью Б-элементы и схемы на их основе имеют ряд существенных отличий от обычных активных элементов и традиционных ИС [119]:

1. Б-элементы допускают два типа связей: разрешающую по объему полупроводника и запрещающую - за счет непосредственного соединения проводником электродов элементов.

2. Активная связь между элементами реализуется по объему полупроводника и не перекрывается внешней разводкой (это уменьшает число межсхемных соединений, а следовательно увеличивает надежность схем достаточно большой сложности);

3. Активная область занимает практически весь рабочий объем полупроводника;

4. Б-элементы являются пороговыми, поэтому легко реализуются схемы пороговой логики;

5. Р-и-переходы могут использоваться только как источники неравновесных носителей, поэтому их качество не столь существенно.

6. Связь между элементами ненаправленная, то есть сигнал может распространятся в любую сторону.

Пониженные требования к качеству /?-«-переходов и объемный характер используемых явлений обусловливают сравнительно низкую чувствительность элементов к технологическим отклонениям и незначительным изменениям параметров в процессе эксплуатации. При этом структуры из 8-элементов с объемной связью представляют собой логически полную систему элементов и позволяют создать любые логические устройства и устройства вычислительной техники [119]. По своим функциональным и схемотехническим свойствам они не имеют аналогов в современной радиоэлектронике и им требуется самостоятельная схемотехника [119,125-129].

Одним из первых устройств из Б-элементов с объемной связью является нейристор [130-141]. Нейристор - электрический аналог аксона нервной клетки и обеспечивает функцию активной электрической линии передачи.

В общем виде нейристор представляет собой цепочку соединенных последовательно по возбуждению ячеек, каждая из которых состоит из накопителей энергии и ключевого элемента, коммутирующего этот

накопитель в цепь источника постоянного тока [52]. Поступление энергии в накопитель при коммутации соответствует формированию нейристорного импульса в этой ячейке и передаче сигнала возбуждения следующей ячейке. После заполнения накопителя энергии формирование импульса в данной ячейке прекращается, и он исчезает. При достижении сигналом возбуждения последующей ячейки ключевой элемент этой ячейки коммутирует соответствующий накопитель энергии в цепь источника питания. Начинается формирование нейристорного импульса в этой ячейке и т.д. Заполнение энергии при окончании формирования импульса обусловливает распространение его только в одном направлении, а использование энергии источника питания обеспечивает ему отсутствие затухания [52,130,133].

В настоящее время разработано большое число различных вариантов нейристоров. Это вызвало необходимость их классификации по различным признакам. Наиболее полной и систематизированной является классификация нейристоров, приведенная в работе [52]. При этом самую многочисленную группу нейристоров составляют интегральные нейристоры с полураспределенными параметрами, в которых реализуются различные механизмы объемной связи между элементами с ОДС. Наиболее распространенными являются два механизма связи: диффузионный и дрейфовый. К числу таких нейристоров относятся интегральные нейристоры на основе тиристорных структур с одной или двумя общими базами [119]. Нейристоры с двумя общими базами малоперспективны, поскольку они характеризуются относительно большими размерами активных элементов и большой зоной рефрактерности. При реализации нейристоров с одной общей базой возможно изготовление тиристорных структур в полупроводниковой пластине с шагом 0,1 мм [138,139]. В интегральных нейристорах объемная свяЗь устанавливается не только между соседними элементами с ОДС, но и последующими. При этом, по мере удаленности от исходного элемента с ОДС сила связи уменьшается. Эта особенность облегчает требования, предъявляемые к технологическому выходу элементов с ОДС. Организация объемной связи позволяет наиболее

полно использовать объем полупроводника и значительно сокращает количество внутрисхемных соединений, что способствует повышению миниатюризации устройств и надежности их работы. Кроме интегральных нейристоров также широко известны и исследованы сдвиговые регистры с объемной связью [119,142-144], которые в отличие от нейристоров имеют расширенные функциональные возможности и области применения.

Изучение механизма объемной связи между тиристорными структурами в нейристорах и сдвиговых регистрах представлено во многих публикациях [130-147]. В них приведены различные подходы к решению задачи о связи на основе построения математических моделей протекающих процессов в объеме полупроводника. Однако, при этом, теоретический анализ либо не был ориентирован на определение импульсно-временных характеристик режима работы устройства [138-140], либо базировался на использовании упрощенной двухтранзисторной эквивалентной схемы тиристора [143,146,147], либо основывался на допущении, что связь между соседними тиристорными структурами в составе интегральной линейки является омической [136]. Данные факторы свидетельствуют о невысокой степени адекватности полученных моделей. Кроме того, при моделировании не учитывались возможные пределы вариации параметров элементов и режимов работы исследуемых устройств. Однако в работах [120,135] предложен подход к решению задачи моделирования, основанный на решении уравнения непрерывности для общей базы. Данный метод является наиболее эффективным и позволяет глубже понять физику протекающих процессов.

На основе нейристоров и сдвиговых регистров благодаря их логической полноте возможно создание любых логических схем: стрелок Пирса (элемент ИЛИ-НЕ), полусумматора, дополненного логической ? суммой, регистра сдвига и др. [119,134,144]. Также легко реализуются умножители и делители числа импульсов и кольца памяти [52]. На базе нейристоров и сдвиговых регистров возможно создание устройств с самосканированием, используемых для преобразования изображения в видеосигнал (нейрокон [119]) и наоборот (плоские телевизионные экраны

[52]). Устройства с самосканированием позволяют почти полностью избавится от внешних соединений.

Несколько позднее с использованием идей нейристорной схемотехники было развито направление электроники на основе функциональных схем с применением объемных связей между элементами с ОДС. Использование физических особенностей неодномерных процессов, имеющих место в /»-«-^-«-структурах при их переключениях, позволило создать приборы с новыми функциональными возможностями [121]: многопозиционный коммутатор [122] и форвистор [123].

Принцип действия многопозиционного коммутатора и форвистора основан на трех явлениях, имеющих место в р-п-р-п-структурах: на неодномерности процесса включения структур с большой площадью [148]; на зависимости скорости распространения включенного состояния по площади структуры от тока регулирования выключающей полярности, поданного в ее базовый слой [124,149]; на наличии объемной связи между выполненными в одном кристалле полупроводника близко расположенными /?-«-р-«-структурами [119], осуществленной на небольшом участке их общей границы.

Твердотельный многопозиционный переключатель представляет собой цепочку выполненных в одном монокристалле и расположенных на небольшом расстоянии друг от друга р-п-р-п-элементов, между которыми существует объемная связь (рис. 1.3).

В зависимости от токов, протекающих через управляющие электроды У/ и У2, можно обеспечить несколько режимов работы переключателя:

1. Область низкого сопротивления (ОНС), начиная с крайнего элемента, расширяется вдоль всей цепочки;

2. Поочередное включение или выключение одного или группы элементов, то есть ОНС перемещается вдоль цепочкй от одного края к другому;

3. Синхронизация переключения цепочки внешними сигналами; Изменение направления перемещения ОНС с прямого на обратный, и наоборот.

Рис. 1.3. Схемотическое изображение многопозиционного переключателя.

,, Ki

y¡ О У,

о

2 о

к2

О

6А

Рис. 1.4. Схемотическое изображение форвистора.

В основе форвистора лежит тиристорная р-п-р-п-структура, разделенная на две секции (рис. 1.4). Форвистор работает следующим образом. Объемная связь между секциями обеспечивается на небольшом участке их общей границы. Прибор включается с помощью импульса тока управления, при этом сначала включается первая секция, а затем - вторая. Вторая секция включается после того, как включенное состояние распространится на всю площадь первой секции, и его фронт достигнет участка границы, на которой обеспечивается объемная связь. Током управления выключающей полярности, подаваемым в базу через электрод У2, можно регулировать скорость распространения этого фронта и, тем самым, время включения второй секции. Форвистор сочетает в себе функцию амплитудно-временного преобразования и бесконтактного ключа в цепи питания основной нагрузки, а также обеспечивает развязку между цепями управления и коммутации основной нагрузки [123].

Также хорошо изучены различные многослойные полупроводниковые тиристорные структуры с объемной связью [150]. В частности, рассмотрены вопросы эффективного управления параметрами ВАХ структур с последовательным включением [121], функциональные устройства на основе тиристорно-полевых структур, реализующие некоторые логические функции [115], а также рассмотрены статические и динамические характеристики приборов с плазменной связью [151-153]. В большинстве своем данные работы являются экспериментальными и вопросы моделирования в них освещены недостаточно подробно.

Из сказанного выше ясно, что исследованием объемной связи занимаются, главным образом, в приложении к конкретным приборам на ее основе. Более общему ее исследованию объемной связи уделено

недостаточное внимание и работы по этой тематике носят эпизодический

< <

характер. Так, например, в работе [151] рассматриваются статические характеристики объемно-связанных элементов с ОДС, в частности, тиристоров и модуляционных транзисторов, такие, как зависимость напряжение включения элемента от тока, протекающего через включенный элемент, и определяется коэффициент связи. Моделируются статические

характеристики на основе модели Эберса-Молла. В работах [150,152] рассматриваются явления, возникающие в линиях из связанных тиристоров при импульсном питании.. В результате исследования влияния крутизны переднего фронта питающих импульсов на напряжение включения и на быстродействие установлено, что в динамическом режиме при переходе к более крутым фронтам питающих импульсов ухудшается быстродействие линии и уменьшается диапазон питающих напряжений. Однако существенными недостатками этих работ является рассмотрение лишь качественных моделей влияния тех или иных свойств структур на их электрические параметры.

Все рассмотренные устройства реализуются на элементах с ОДС, которые имеют однонаправленный характер работы. Применение двунаправленных элементов с ОДС (халькогенидные ключи [18] и симисторы [1,2,4,53,54]) при создании устройств на основе объемной связи позволит значительно расширить их функциональные возможности, так как они могут работать при переменном напряжении питания. Объемная связь между халькогенидными ключами достаточно подробно исследована [153], но они имеют низкую стабильность параметров во времени (табл. 1.1), что снижает эффективность применения подобных приборов. Значительно лучшими характеристиками обладает симистор (см. §1.1). Однако объемная связь между симисторами не исследовалась вообще, что было связано с проблемой создания пятислойной структуры с общей базой. Создание же малогабаритных планарных симисторов позволяет реализовать на их основе интегральные модули с общим базовым слоем и дает возможность изучить механизмы объемной связи в таких модулях.

Вследствие этого, важными задачами являются: подробное

рассмотрение механизмов объемной связи между элементами с ОДС, в

< <

Частности, тиристорами и симисторами. При этом необходима реализация моделей протекающих процессов для определения основных факторов, влияющих на степень объемной связи в различных режимах работы. Кроме того, интерес представляет поиск новых областей применения

функционально-интегрированных структур тиристоров и симисторов в приборах и устройствах на их основе.

1.4. Выводы, постановка задачи

Проведенный анализ основных типов и свойств полупроводниковых структур и приборов с ОДС позволяет определить перспективы их дальнейшего развития.

В частности, из структур и приборов Б-тип а перспективными в настоящее время являются планарно-диффузионные симисторы малой и средней мощности, а также управляемые приборы на их основе с гальванической развязкой входа и выхода. При этом, для дальнейшего развития физики и техники таких приборов необходимо:

1. Решение задач схемотехнического проектирования, которые заключаются в реализации адекватных схемных моделей ПДС для применения при машинном моделировании полупроводниковых структур, приборов и устройств на их основе.

2. Реализация математических моделей и получение аналитических зависимостей для основных статических и динамических параметров ПДС и приборов на их основе, пригодных для инженерных расчетов и использования на этапах проектирования и применения таких приборов.

3. Использование оптоэлектронного и полевого механизмов управления параметрами ПДС и построение эффективных математических и схемотехнических моделей с целью реализации на их основе новых структур и приборов с гальванической развязкой входа и выхода.

В отличие от приборов Б-типа, наблюдается значительное отставание направления, связанного с моделированием, реализацией, исследованием и йрактическим использованием приборов КГ-ткпа. Известные приборы с Ы-образной ВАХ находят ограниченное применение из-за малого уровня рассеиваемой мощности. При этом разработки полупроводниковых И-приборов большой и средней мощности к настоящему времени практически отсутствуют. Однако представляется перспективным их использование при

работе на большую индуктивную нагрузку, а также для создания мощных средне- и низкочастотных генераторов. Кроме того, такие приборы могут использоваться в качестве твердотельных ограничителей тока и элементов защиты электронных узлов многократного действия (самовосстанавливающихся предохранителей) в электронной аппаратуре и электробытовой технике. В связи с этим необходимы:

1. Реализация физических и математических моделей формирования участка ОДС на ВАХ у наиболее перспективных биполярно-полевых Ы-приборов.

2. Поиск эффективных методов повышения мощности биполярно-полевых Ы-приборов.

3. Создание на базе биполярно-полевых структур мощных приборов с защитой от перенапряжений.

4. Реализация моделей М-приборов с симметричными ВАХ для последующей реализации на их основе эквивалентных полупроводниковых структур.

Анализ литературных данных по приборам с объемной связью показал, что для эффективного применения подобных приборов в различных областях современной электронной техники необходимо решение задач:

1. Исследования механизмов объемной связи в линейках и модулях интегральных тиристоров и симисторов и реализации адекватных моделей протекающих в них процессов при различных режимах работы.

2. Расширения функциональных возможностей устройств на основе приборов с объемной связью за счет поиска новых режимов работы и методов управления.

3. Поиска новых областей применения приборов с объемной связью на I основе тиристоров и симисторов малой и средней мощности.

Таким образом, основной целью работы является разработка, реализация моделей и исследование основных параметров полупроводниковых структур с ОДС Б- и М-типов различного уровня мощности, а также приборов и устройств на их основе.

2. МОДЕЛИРОВАНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПЛАНАРНЫХ СИМИСТОРНЫХ СТРУКТУР И ПРИБОРОВ НА ИХ ОСНОВЕ

Данная глава посвящена вопросам моделирования и исследования статических и динамических характеристик планарно-диффузионных симисторов и управляемых приборов на их основе. В соответствии с поставленными в предыдущей главе задачами, изложение материала требует рассмотрения математических моделей статических и динамических параметров и определения для них аналитических соотношений, пригодных для инженерных расчетов, а также реализации схемотехнических моделей ПДС, симисторных оптопар и МДП-симисторов.

2.1. Структуры планарно-диффузионных симисторов

Основу рассматриваемых ПДС составляют интегральные модули из двух или четырех копланарных тиристорных структур гибридных пороговых переключателей типа 2У106, сформированных в общем объёме полупроводника и имеющих интегральное [99] или смешанное (схемотехническое и интегральное) встречно-параллельное соединение. В данной работе рассматриваются три варианта исполнения маломощных структур ПДС: на основе интегрального модуля из двух встречно-параллельно соединенных копланарных тиристоров, сформированных в общем га0-базовом слое (рис.2.1,а) [154]; на основе интегрального модуля из четырех смежных копланарных тиристорных структур, связанных между собой по общему базовому и0-слою и соединенных попарно и встречно-параллельно с помощью внешней коммутации [99] (рис.2.1,6); на базе <пятислойной интегральной л-/>-л-р-т?-структуры [99,100] (рис.2.1,в). Использование планарных тиристоров и наличие у них общей «0-базы отличают ПДС от известных конструкции, в которых симистор реализован только встречно-параллельным соединением двух дискретных тиристоров.

п0 1

(Г\ й

Заключение диссертации по теме «Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и нано- электроника на квантовых эффектах», Новиков, Сергей Геннадьевич

4.4. Выводы

1. Проведен теоретический анализ механизма объемной связи в интегральных линейках планарно-диффузионных элементов с ОДС -тиристоров и симисторов с общим базовым слоем посредством разработки математической модели распространения возбуждения вдоль линейки. Получены аналитические соотношения, характеризующие степень объемной связи в статическом и динамическом режимах работы, которые могут быть использованы при моделировании функционирования устройств с самосканированием на базе данных линеек.

2. Исследования механизма объемной связи между симисторами показали, что чувствительность к управляющему воздействию проявляется только у соседнего симистора, влияние на последующие элементы ничтожно мало, что связано с большой удаленностью этих симисторов по отношению к возбуждающему симистору. При этом установлено, что при включенной прямой тиристорной структуре, составляющей первый симистор, к управляющему воздействию чувствительна только обращенная тиристорная структура второго симистора, и наоборот, включение обращенной тиристорной структуры первого симистора определяет чувствительность прямой тиристорной структуры второго симистора. Таким образом, работа такого интегрального модуля обеспечивается только при противофазном характере подачи рабочих напряжений на соответствующие симисторы. Анализ диффузионно-дрейфового характера распространения возбуждения в данном модуле показал, что рабочий режим модуля обеспечивается влиянием тянущего поля для неосновных носителей в общем базовом слое. При блокирующем режиме (синфазной подаче напряжений) поле является тормозящим.

3. Предложен шунтирующий метод управления работой полупроводниковых устройств с самосканированием - нейристоров и сдвиговых регистров на основе интегральных линеек объемно-связанных тиристоров, позволяющий реализовать подобные устройства как с постоянной и стабильной скоростью распространения импульсов возбуждения, так и с изменяющейся скоростью в процессе работы, что значительно расширяет их функциональные возможности и области применения. В связи с наличием у ПДС шунтирующих крайние р-п-переходы резисторов, данный метод может быть эффективно использован и для управления работой КУСС на основе интегральных линеек объемно-связанных симисторов. При этом, механизм работы КУСС на основе симисторов при одной из полярностей питающего напряжения аналогичен механизму работы КУСС на основе тиристоров.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основным итогом диссертации является решение задачи моделирования и исследования полупроводниковых приборов и планарных структур с Б- и Ы-образными ВАХ, имеющей важное значение для физики и техники полупроводниковых приборов.

При проведении исследований и разработок по теме диссертации получены следующие основные теоретические и практические результаты:

1. Получены аналитические соотношения, пригодные для оценки статических и динамических параметров интегральных планарно-диффузионных симисторов и симисторных оптопар. Показано, что наилучшими характеристиками (быстродействие, интервалы рабочих токов и напряжений, технологическая простота изготовления и т.п.) обладают интегральные симисторы на базе планарной пятислойной структуры. Сформулированы практические рекомендации по использованию ПДС малой и средней мощности.

2. Разработаны новые схемотехнические модели маломощных симисторов и функциональных приборов на их основе с полевым и оптоэлектронным управлением (МДП-симисторов и симисторных оптопар) адекватно описывающие основные принципы их работы, позволяющие проводить расчет параметров ВАХ указанных приборов и оценивать работоспособность электрических схем с их применением. Разработаны машинные модели этих устройств для пакета схемотехнического моделирования РБрюе, проведены теоретические и экспериментальные исследования схемотехнических моделей и реальных структур.

3. Получено аналитическое выражение для ВАХ полупроводникового биполярно-полевого ЬГ-прибора, позволяющее проводить расчет его основных параметров и оценивать влияние на них 'конструктивно-технологических и физико-топологических особенностей.

4. Предложены схемотехнические методы реализации полупроводниковых приборов с КГ-образными ВАХ повышенной мощности, позволяющие увеличить рабочие токи в 10-100 раз по сравнению с известными разработками. Получены и исследованы пленарные структуры таких приборов, в том числе, с встроенной защитой от пробоя.

5. Предложены и исследованы новые статические схемы замещения полупроводниковых приборов с симметричными ВАХ И-типа, отличающиеся малым числом схемных элементов и простотой реализации на их основе твердотельных аналогов.

6. Получены аналитические соотношения, применимые для практической оценки силы объемной связи между приборами с ВАХ Б-типа (тиристорами и симисторами) в составе интегральной линейки. На этой основе разработана математическая модель для основных параметров, характеризующих работу устройств с самосканированием на базе симисторов.

7. Предложен и исследован шунтирующий метод управления устройствами с самосканированием, заключающийся в управлении чувствительностью отдельных ячеек с помощью шунтов, позволяющий значительно расширить функциональные возможности этих устройств, что, в частности, может быть использовано в системах нейробионики и нейроинформатики.

8. Основные положения диссертационной работы были доложены на: научно-технической конференции "Актуальные проблемы материаловедения в электронной технике" (Ставрополь, 1995); 2-й Международной конференции "Распознавание-95" (Курск, 1995); 5-й научно-практической конференции молодых ученых Ульяновского государственного университета (Ульяновск, 1996); 5-й Международной конференции "Моделирование приборов и технологий" (Обнинск, 1996); Международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы анализа и обеспечения надежности и качества приборов, устройств й систем" (Пенза, 1996); 3-й Всероссийской научно-технической конференции с международным участием "Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники" (Таганрог, 1996); 3-й Международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы электронного приборостроения АПЭП-96" (Новосибирск,

1996); Международной конференции "Физика и промышленность ФИЗПРОМ-96" (Голицино, 1996); Международной конференции "Центры с глубокими уровнями в полупроводниках и полупроводниковых структурах ОС-97" (Ульяновск, 1997); Международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы анализа и обеспечения надежности и качества приборов, устройств и систем" (Пенза, 1997); Второй Международной школе-конференции "Физические проблемы полупроводниковых материалов" (Черновцы, 1997); 4-й Всероссийской научно-технической конференции с международным участием "Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники" (Таганрог, 1997); Всероссийском семинаре "Нейроинформатика и ее приложения" (Красноярск, 1997); Международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы анализа и обеспечения надежности и качества приборов, устройств и систем" (Пенза, 1998); Научно-технической конференции студентов и аспирантов "Микроэлектроника и информатика" (Москва, 1998).

Дальнейшие исследования по теме диссертации могут быть направлены на проведение более подробного (двухмерного) анализа процессов, протекающих в приборах с ОДС, реализацию новых конструктивных решений приборов различного уровня мощности, а также на построение новых моделей и устройств на основе элементов с объемной связью.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Новиков, Сергей Геннадьевич, 1998 год

ЛИТЕРАТУРА

1. Евсеев Ю.А., Крылов С. С. Симисторы и их применение в бытовой электроаппаратуре. -М.: Энергоатомиздат, 1990. -120 с.

2. Блихер А. Физика тиристоров: Пер. с англ. -Д.: Энергоиздат, 1981. -264 с.

3. Тейлор П. Расчет и проектирование тиристоров: Пер. с англ. -М.: Энергоатомиздат, 1990. -208 с.

4. Герлах В. Тиристоры: Пер. с нем. -М.: Энергоатомиздат, 1985. -328 с.

5. Замятин В.Я., Кондратьев Б. В. Тиристоры. -М.: Сов. радио, 1980. -64 с.

6. Кузьмин В.А. Тиристоры малой и средней мощности. -М.: Сов. радио, 1971. -184 с.

7. Esaki L. New phenomenon in narrow germanium p-n junctions. // Phys. Rev. -1958 . -Vol. 109. -P. 603.

8. Туннельные диоды / Под ред. В.И. Фистуля. -М.: Изд-во Иностр. лит, 1961.

9. Янчук Е.В. Туннельные диоды в приемно-усилительных устройствах. -М.: Энергия, 1967. -56 с.

10. Стафеев В.И., Викулин И.М. S-диоды - полупроводниковые приборы и их применение / Под ред. Я.А.Федотова. -М.: Сов. радио, 1974. -Вып. 28. -С. 28-56.

11. Стафеев В.И. S-диодная электроника на полуизоляторах II Радиотехника, -1971. -Т. 26, №10. -С. 5-12.

12. Недолужко И.Г., Сергиенко Е.Ф. Однопереходные транзисторы. -М.: Энергия, 1974. -104 с.

13. Фурсин Г.И. Модуляционные транзисторы - перспективные элементы функциональных схем //Электрон, промышленность. -1978. -№3. -С.6-23.

14. Дьяконов В.П. Лавинные транзисторы и их применение в импульсных

устройствах. -М.: Сов. радио, 1973. -208 с.

( f

15. Стафеев В.И., Ван-Шоу-щюе, Филина JI.B. Триоды с N-образной

характеристикой // Радиотехн. и электрон. -1962. -Т.7, № 8. -С. 1404-1408.

16. Попова М.В., Стафеев В.И. Инжекционно-полевой транзистор // Радиотехн. и электрон. -1971. -Т. 16, №10. -С. 1894-1911.

17. Комаровских К.Ф. N-р-г'-структура - новый S-элемент на объемном эффекте для функциональных схем // Микроэлектроника. -1973. -Т.2, №4. -С. 290-296.

18. Лямичев И.Я., Литвак И.И., Ощепков Н.А. Приборы на аморфных полупроводниках и их применение. -М.: Сов.радио, 1976. -129 с.

19. Евсеев Ю.А. Полупроводниковые приборы для мощных высоковольтных преобразовательных устройств. -М.: Энергия, 1978.

20. Brodic Т. Suvremene poluvodicke energetske komponente. II. Dio tiristori // Eng. Rev.-1996. -P. 85-86.

21. Гаряинов С. А., Абезгауз ИД. Полупроводниковые приборы с отрицательным сопротивлением. -М.: Энергия, -1970. -320 с.

22. Гаряинов С.А., Гаряинов А.С., Плешко Б.К. Обобщенная модель р-п-р-п-структуры //Электрон, техн. Сер.З. Микроэлектроника, 1987. -Вып. 4(124). -С. 57-67.

23. Lion J.J. Semiconductor device, physics and modeling. Pt.l. Overview of fundamental theories and equation // IEE Proc. G. -1992. -№6. -P. 646-654.

24. Lion J.J. Semiconductor device, physics and modeling. Pt.l. Overview of models and their applications // IEE Proc. G. -1992. -№6. -P. 655-660.

25. Brambilla A. Dallogo E.A. A circuit-level simulation model of ^-«-/»-«-devices // IEEE Trans. Comput. And. Des. Integr. Circuit and Sist. -1990. -V.9, №12. -P. 1254-1264.

26. Арефьев А.А., Серьезное A.H., Степанова Л.Н. Эквиваленты приборов с отрицательным дифференциальным сопротивлением. -М.: Знание. -1987. -Сер.2. Радиоэлектроника и связь. -62 с.

27. Chua L. О., YuJ., Yu Y. Bipolar-JFET-MOSFET Negative Resistance Devices// IEEE Transactions on Circuits and Systems. -1985. -№1. -P. 46-61.

28. Ise Т., Ishida H., Murakami J. GTO (gate turn-off thyristor) device model for detailed circuit simulation // Technol. Repts. Osaka Univ. -1997. -№ 2267-2282. -P. 29-37. f t

29. Dutta R, Tsay C., Rothwort A., Fichi R. Aphysical and circuit level approach for modeling turn-off characteristics of GTO's II IEEE Trans. Power Electron. -1994.-№6.-P.560-566.

30. Клетченко И.И., Шмырева А.Н. Динамические свойства фототиристоров // Изв. вузов. Радиоэлектроника. -1975. -Т.18, №12. -С.97-100.

31. Wong X., Li Z., Tang M. Анализ характеристик тиристора, переключаемого по цепи эмиттера в прямом направлении // Dianzi xuebao: Acta, electron, sin. -1996. -№2. -P. 60-65.

32. Wong W., Shekar M.S. SPICE modeling of the emitter switched thyristor // Southcon'94: Conf. Rec., Orlando. Fla. March 29-31. -1994. -P 266-269.

33. Евсеев Ю.А., Тетерьвова H.A. Переходный процесс включения р-п-р-п-структуры, управляемой светом // Электротехн. промышленность. Преобразоват. техн. -М.: Информэлектро. -1980. - №5.

34. Кузьмин В.А., Сенаторов К.А. Четырехслойные полупроводниковые приборы. -М.: Энергия, 1967. -184 с.

35. Кузьмин В.А., Першенков B.C. О переходном процессе включения тиристора // Радиотехн. и электрон. -1968. -№7. -С. 709-718.

36. Пат. 347838 (СССР). Тиристор / В.С.Першенков, Б.В.Ткачев. - Опубл. в Б.И., 1972. -№24.

37. Пат. 5315134 (США). - Опубл. в 1994 г.

38. Пат. 5381025 (США). - Опубл. в 1995 г.

39. Пат. 5324966 (США). - Опубл. в 1994 г.

40. Пат. 5387805 (США). - Опубл. в 1995 г.

41. Пат. 63209169 (Япония). - Опубл. в 1988 г.

42. Пат. 63209174 (Япония). - Опубл. в 1988 г.

43. Пат. 2243021 (Великобритания). - Опубл. в 1991 г.

44. Хайдонг 3., Хинминг 3., Мин Ч. Новая конструкция тиристора, управляемого полем с горизонтальным каналом // Чжэузян дасюэ сюэбао. -1991. -Т.25, №4. -С.487-488.

45. Chang H.-R., Holroyd F.W., Baliga В.J., Kretchemer J.W. MOS trench gate field-controlled thyristor // Int. Electron Devices Meet., Washington D.C., Dec. 3-6. 1989: Techn. Dig. -New York (N.Y.) -1989. -P. 293-296.

46. Flores D., Godignon P., Vellvehi M. Numerical simulation of the insulated base MOS-controlled thyristor//Microelectron. J. -1996. -№2-3. -P.177-180.

47. Berriane R., Sanchez J.-L., Patel V., Jalade J. Analyse des potentialités des associations MOS thyristors: Conception et realisation d'un Thyristor MOS haute tension // J. phys. Sec. 3. -1995. -№8. -P. 1229-1244.

48. Sridhar S., Baliga B.J. CRMGT: A MOS-gated power switch // Electron. Lett. -1996. -№18. -P. 1722-1723.

49. Рыбак Р.И.,Тетеръвова H.A., Белая С.Н., Насекан О.С. Новые типы силовых оптронных тиристоров // Электротехника. -1988. -№5. -С.5-6.

50. Пурцхванидзе A.A., Стафеев В.И. Четырехслойные структуры, управляемые светом // Радиотехн. и электрон. -1967. -Т. 12, №1. -С. 165-167.

51. Полторапавлова Г. С., Удалое Н.Г. Фототиристоры. -М.: Энергия 1971. -104 с.

52. Гурин Н.Т., Соломин Б.А. Перспективные средства отображения информации // Изд-во Сарат. Ун-та, 1986. -116 с.

53. Дзюбин И.И. Симметричные тиристоры. -М.: Знание, 1970. -47 с.

54. Юшин A.M. Применение симметричного тиристора в радиоэлектро- нике // Электрон, промышленность. -1974. -№9. - С. 46-49.

55. Бруфман С.С., Трофимов H.A. Тиристорные переключатели переменного тока. -М.: Энергия, 1969.

56. Думаневич А.Н., Евсеев Ю.А., Туркевич В.М., Челноков В.Е., Акивчик Н.И. Силовые кремниевые диффузионные симметричные вентили (тиристоры) типа ВКДУС // Электричество. -1969.-№5.

57. Пат. 2062532 (Россия). Планарный переключающий полупроводниковый прибор / Выгловский В.М., Гаганов В.В. -Опубл. в Б.И., 1996. -№17.

58. A.c. 1373248 (СССР). Симистор / H.A. Тетеръвова, Л.Я.Рачинский, Ю.А.Евсеев, А.Н. Думаневич. -Опубл. в Б.И., 1996. -№7.

59. A.c. 349356 (СССР). Симметричный тиристор / А.HДуманевич, Ю.А.Евсеев. -Опубл. в Б.И., 1988. -№20.

I i

60. A.c. 397121 (СССР). Симметричный тиристор / Ю.А.Евсеев, А. H Думаневич. - Опубл. в Б.И., 1985.- №5.

61. A.c. 397122 (СССР). Симметричный тиристор / Ю.А.Евсеев, А.Н.Думаневич. -Опубл. в Б.И., 1985.-№5.

62. А.с. 435745 (СССР). Фотосимистор / Ю.А.Евсеев, А.Н.Думаневич.- Опубл. в Б.И., 1985. -№5.

63. А.с. 466817 (СССР). Трехэлектродный полупроводниковый переключатель / Ю.А.Евсеев, А.Н. Думаневич. -Опубл. в Б.И., 1988. -№20.

64. А.с. 526243 (СССР). Трехэлектродный полупроводниковый переключатель I Н.А.Тетеръвова, Ю.А.Евсеев, А.Н.Думаневич. -Опубл. в Б.И., 1980. -№37.

65. Пат. 3437891 (США). Полупроводниковые приборы / Опубл. в Б.И., 1969.

66. Пат. 5281832 (США). Двунаправленный двухвыводной тиристор / Опубл. в 1994 г.

67. Wu Jingtang, Не Jian-She, Ou Xi-Yu. A two-transistor negative-resistance device nithout feedback structure // Int. J. Circuit Theory and Appl. -1990. -V.18, №1 -P. 85-88.

68. Пат. 1238168 (Япония). - Опубл. в 1990 г.

69. Пат. 1183849 (Япония). - Опубл. в 1989 г.

70. Джентри Ф., Гутцвиллер Ф., Холонъяк Н., Фон. Застров Э. Управляемые полупроводниковые вентили. -М.: Мир, 1967. -455с.

71. Пат. 61-213129 (Япония). - Опубл. в 1993 г.

72. Пат. 59-50601 (Япония). - Опубл. в 1993 г.

73. Пат. 5483087 (США). - Опубл. в 1993 г.

74. Пат. 6014545 (Япония). - Опубл. в 1994 г.

75. Пат. 6014546 (Япония). - Опубл. в 1994 г.

76. Пат. 62-325696 (Япония). - Опубл. в 1992 г.

77. Пат. 57-421 (Япония). - Опубл. в 1992 г.

78. Aldrich R.W., Holonyak Jr.N. Two-terminal asymmetrical and symmetrical silicon negative resistance switches //J.Appl. Phys. -1959. -V.30. -P. 1819-1824.

79. Gentry F.E., Scace R.I., Flowers J.K. Bidirectional triode P-N-P-N switches // Proc. IEEE. -1965. -Y.53. -P. 355-369.

80. Storm 'H.F., Watrons D.L. Silicon gate controlled ac switch and its applications // IEEE Trans. Magnet. -1965. -V.l, №1.- P. 36-42.

81. Gutzwiller F.M. Triac optimizes Static control of ac power // Electron. Design. -1965. -Y.13, №11. -P.32-37.

82. Brimer J.N. Von, Commutated relay spearheads new switching technique II Electron. Design. - 1965. - V.13. - Relag Applic. Reference, Issue. - P. 18-21.

83. Kohl G. Steuermechanismus und Aufbau bilateral schaltender Tryristoren II Scientia Electrica. -1966. -V.XII. - S.123-132.

84. Bergman G.D. Gate isolation and commutation in bi-directional thyristors 11 Int. J. Electron. -1966. -Y.21. -P. 17-35.

85. Howell E. Appling SCRs to consumer products // Electronic Industries. -1966. -№7.

86. Essom J.F. Bidirectional triode thyristor applied voltage rate effect following conduction//Proc. IEEE. -1967. -V.55. -P. 1312-1317.

87. Pfuhl U. Statische und dynamische Eigenschaften von Symistoren // Elektrie. -1968. -V.22. -P.230-236.

88. Hintz H. Dunamische Eigenschaften von Triacs II Dynamische Probleme der Thyristortechnik. - Berlin: VDE Verlag, 1971.

89. Baumann K., Kozerke W. Zum Kommutierungsverhalten von Triacs II Elektrie. -1972. -Y.26. - S. 123-126.

90. Sitting R., Ruegg A. Prospects for the continuing development of power semiconductor devices // Brown Boveri Rev. -1984. №5. -P. 222-227.

91. Jianjun L., Xiwen W., Meitian W., Fengyin L., Huagun W., Xuemin Численный анализ характеристик прибора с двунаправленным отрицательным сопротивлением // Dianzi xuebao: Acta, electron, sin. -1996. -№2. -P. 66-69.

92. Shimoda J., Satoh H. Abnormal surge responses in biderectional thyristor at higt surge current // Jap. J. Appl. Phys. Pb. 1. -1996. -№12a. -P. 6008-6012.

93. Shimoda J., Satoh H. Анализ характеристик переключения двухвыводных двунаправленных тиристоров // Trans. Inst. Elec. Eng. Jap. С. -1996, -№3. -Р. 303-311.

94. Пат. 2645513 (ФРГ). Двунаправленный фототиристор / Опубл. в Б.И., 1979.

95. Пат. 2525329 (ФРГ). Двунаправленный фототиристор / Опубл. в Б.И., 1980.

96. A.c. 435745 (СССР). Фотосимистор/ Ю.А. Евсеев, А.Н. Думаневич, H.A. Тетеръвова, С.Н. Белая. -Опубл. в Б.И., 1988. -№20.

97. Евсеев Ю.А., Тетеръвова H.A., Белая С.Н. Оптронный симистор средней мощности //Электротехн. промышленность. Преобразоват. техн. -1975. -№9(127). -С. 8-10.

98. Пат. 24939/82 (Япония). - Опубл. в 1982 г.

99. Пат. 2022412 (РФ). Фотосимистор на основе полупроводниковой структуры / С.Б.Бакланов, В.В.Гайтан, Н.Т.Гурин. - Опубл. в Б. И., 1994. - № 20.

100. Бакланов С.Б., Гайтан В.В., Гурин Н.Т., Никанова A.B. Симисторные оптопары//Электрон, промышленность. - 1992. -№1. - С.51.

101. Бакланов С.Б., Гурин Н.Т. Исследование симисторной оптопары с повышенной нагрузочной способностью II Методы и средства оценки и повышения надежности приборов, устройств и систем: Тез. докл. Рос. науч.-техн. конф., июнь-июль 1994, Саратов. -Пенза: Изд-во ПДНТП, 1994. -С. 26-29.

102. Бакланов С.Б. Гурин Н.Т. Оптопары симисторные для средств автоматики и индикаторной техники // Микроэлектроника в машиностроении: Тез. докл. науч.-техн. конф. СНГ, март 1992, Ульяновск. -Ульяновск: Изд-во МПП "Компас" УЦМ, 1992. -С. 14.

103. Бакланов С.Б., Булавочкин В.П., Бирюков М.М. Статическая модель планарно-диффузионного фотосимистора для пакета PSpice // Сборник материалов второй Междунар. конф. " Распознавание-95": Матер.2-й Междунар. конф., октябрь 1995, Курск, Россия. -Курск: Изд-во КГТУ, 1995. -С. 172-173.

104. Комаровских К.Ф., Стафеев В.И. Отрицательное сопротивление в некоторых полупроводниковых структурах // Радиотехн. и электрон. -1966. -Т. 11, №9. -С. 1624-1633.

105. Галузо В.Е., Матсон Э.А., Мельничук В.В. Полупроводниковые биполярно-полевые структуры // Зарубежн. электрон, техника. -1981. -№10 (244). -50 с.

106. Пат. 279937/84 (Япония). - Опубл. в 1986 г.

107. Смолко Г.Г., Осипов В.В., Стафеев В.И., Гаряинов С.А., Попова М.В. N-триод - активный элемент электронных схем // Радиотехн. и электрон. -1965. -Т. 10, № 8. -С. 1480-1485.

108. Турин И. Т., Новоселов А.Ю. Моделирование и исследование мощных N-транзисторов // Актуальные проблемы электронного приборостроения АПЭП-96 (в 11 томах): Труды третьей Междунар. науч.-техн. конф., ноябрь 1996, Новосибирск: Т.1. Секция электронно-физическая. -Новосибирск: Изд-во НГТУ, 1996. -С. 62-63.

109. Кузьмин В.А., Юрков С.Н., Поморцева Л.И. Анализ и моделирование статических характеристик биполярных транзисторов с изолированным затвором // Радиотехн. и электрон. -1996.-Т.41, №7. -С. 870-875.

110. Попова М.В., Смолко Г.Г., Гаряинов С.А., Стафеев В.И. Статические характеристики N-триодов // Радиотехн. и электрон. -1965. -Т. 10, № 1. -С.147-156.

111. Baliga B.J. GAMBIT, Gate Modulated Bipolar Transistors // Solid State Electronics. -1975. -V.18, №11. -P. 937-941.

112. Пат. 3271640 (США).

113. Porter J. A. JFET transistor fields device with negative resistance I I IEEE Trans. Electron. Devices. -1976. -V.23. -P. 1098-1099.

114. Wacker A., Scholl E. Criteria for bistable electrical devices with S- on Z-shaped current voltage characteristic //J. Appl. Phys. -1995. -У.78, №12. -P.7352-7357.

115. Гаряинов С.А., Сафонов B.M. Полупроводниковая негатроника, состояние и перспективы развития // Электрон, техн. Сер.З. Микроэлектроника. -1987. -Вып.4(124). -С.81-91.

116. Пат. 5081192 (Япония). - Опубл. в 1993 г.

117. Пат. 4977443/25 (Россия). - Опубл. в 1991 г.

118. Дюбоу М. Электронный переключатель взамен плавкого предохранителя // Электроника. -1974. -№4. -С. 72-74.

119. Стафеев В.И., Комаровских К.Ф., Фурсин Г.И. Нейристорные и другие функциональные схемы с объемной связью. -М.: Радио и связь, 1981.-111 с.

120. Бакланов С.Б., Турин Н.Т. Моделирование работы сдвигового регистра на основе интегральных линеек объемно-связанных тиристоров // Электрон, моделирование. -1993. -Т. 15, №4. -С. 63-68.

121. Линийчук И.А., Страшнова A.A. Зелиско B.C. Мощные интегральные приборы с объемной связью для систем автоматики // Электроника. -1984. -№3.

122. Линийчук И.А., Суворов А.Н., Шулекин А.Ф. Распределитель импульсов на интегральнойтиристорнойлинейке II ЭТвА. -1982. -Вып. 13. -С. 218-220.

123. Линийчук И.А., Страшнова A.A. Зелиско B.C. Применение форвисторов в регуляторах тока // ЭТвА. -1982. -Вып.13. -С. 125-132.

124. Голованова О.В., Грехов И.В., Линийчук И.А., Шулекин А.Ф. О возможности управления с помощью базового тока структурами с объемной связью между активными /»-w-p-n-элементами // Микроэлектроника. -1976. -Т.5, №1. -С. 43-49.

125. Левашов И.П., Мурыгин В.И., Попов Л.В., Сафронов Е.Л., Сондаевская И. А., Стафеев В. И. Шунтирующий механизм связи в S-диодных нейристорах // ФТП. -1971. -Т.5, №4 -С.671-674.

126. Володин Е.Б., Золотарев В.И., Золотарев Ю.Г., Комаровских К.Ф., Кольцов А.К, Стафеев В.И. Функциональные логические модули на S-элементах // Микроэлектроника. -1974. -Т.З, №2. -С. 123-132.

127. Амирханов A.B., Рыбальченко В.И., Стафеев В.И., Фурсин Г.И. Логические схемы на «-/»-¿-структурах с отрицательным сопротивлением II Микроэлектроника. -1974. -Т.З, №2. -С. 132-141.

128. Векшина Е.В., Гладков В.Н., Орлов Б.В., Фурсин Г.И. Ячейка памяти на совмещенных биполярных транзисторах II Электрон, промышленность. -1977. -№2. -С.64-67.

129. Грехов И.В., Лизин А.И. Функциональные устройства на основе тиристорно-полевых структур // Электрон, техн. Gep.3. Микроэлектроника. -1986. -Вып. 4(120). -С.22-26.

130.Ambroziak A. Semidistributed neuristor line using unijunction transistors // Sol. St. Electronics. -1964. -V.7, №4. -P.259-265.

131. Crane H.D. The neuristor // JRE Trans. -1960. -Vol. EC-9, №5. -P. 370-371.

132. Стафеев В.И. Нейристор //Радиотехника. -1971, -Т.26, №10. -С. 34.

133. Розенгрин А. Экспериментальная модель нейристора // Электроника. -1963, -Т.36,№3.-С. 13-16.

134. Козлов Н.И., Стафеев В.И. Некоторые исследования S-диодных нейристоров // ФТП. -1972. -Т.6, №6. -С. 1054-1061.

135. Бакланов С.Б., Гурин Я.Т. Моделирование механизма распространения возбуждения в светоизлучающих нейристорах на основе интегральных линеек тиристоров // Электрон, моделирование. -1991. -Т. 13, №6.-С. 56-62.

136. Борисов Б.С., Золотарев В.Ф., Шамшев Б.Б. Исследование скорости распространения возбуждения в нейристорной линии на основе полупроводниковых р-п-р-п структур // Радиотехн. и электрон. -1971. -Т. 16, №3.-С. 410-414.

137. Скорик В.А., Стафеев В.И., Фурсин Г.И. Некоторые свойства нейристора на «-^-/-структурах с дрейфовой активной связью // ФТП. -1975. -Т.9, №6. -С. 1205-1208.

138. Бешанов А.М., Золотарев В.Ф., Комаровских К.Ф., Шкуропат Н.Г. Исследование свойств нейристорной линии на основе планарно-эпитаксиальных тиристоров // Радиотехн. и электрон. -1971. -Т. 16, №2. -С. 399-403.

139. Белова Г.Ф., Горохов В.Н., Кузьмин В.А., Мочалкина О.Р. Гибридные нейристорные линии на основе /?-л-/?-и-структур // Изв. вузов. Радиоэлектроника. -1971. -Т.14, №11. -С.1312-1318.

140. Белова Г.Ф. Интегральные нейристоры на основе р-п-р-п-структур с диффузионными резисторами // Изв. вузов. Радиоэлектроника. -1971. -Т. 15, №11. -С.1312-1316.

141. Белова Г.Ф., Мочалкина О. Р. Интегральные нейристоры // Приборостроение и системы управления. -1972. -Jfo9. -С.54.

142. Вьюков Л.А. и др. Связь по общей базе в регистре сдвига на планарно-эпитаксиальных тиристорах // Электрон, техн. Сер.З. Микроэлектроника. -1972. -Вып. 2. -С. 56-63.

143. Векшина E.B. Фурсин Г.И. Машинное моделирование сдвигового регистра на тиристорах с плазменной связью II Электрон, техн. Сер.З. Микроэлектроника. -1980. -Вып. 2. -С. 63-66.

144. Амирханов A.B., Рыбалъченко В.К, Стафеев В.И., Фурсин Г.И Сдвиговый регистр на основе w-p-z-структур с отрицательным сопротивлением // Радиотехн. и электрон. -1976. -Т.31, №3. -С. 650.

145. Комаровских К. Ф. и др. Исследование полураспределенной нейристорной линии на основе р-п-р-п-структуры // Электрон, техн. Сер.З. Микроэлектроника. -1967. -Вып. 3. - С. 3-10.

146. Золотарев В.Ф., Шамшев Б.Б., Формирование нейристорного импульса в двухтранзисторной модели ^-«-/»-«-структуры // Изв. вузов. Радиоэлектроника. -1972. -Т.15, №5. -С.571-575.

147. Векшина Е.В., Скорик В.А., Фурсин Г.И. Эквивалентная схема интегрального нейристора на основе тиристоров // Изв. вузов. Радиоэлектроника. -1979. -Т.22, №1. -С.95-97.

148. Челноков В.Е., Линийчук И.А. Физические основы работы силовых полупроводниковых приборов. -М.: Энергия, 1973. -279 с.

149. Грехов ИВ., Линийчук И.А. Тиристоры, выключаемые током управления. -Д.: Энергоиздат, 1982.-95 с.

150. Вьюков Л.А., Крутиков В.Н., Скляров Н.Е. и др. Исследование некоторых динамических характеристик линий из связанных тиристоров // Электрон, техн. Сер.З. Микроэлектроника. -1972. -Вып. 5(39).-С. 70-74.

151. Векшина Е.В., Скорик В.А., Фурсин Г.И. Статические характеристики приборов с плазменной связью // Микроэлектроника. -1977. -Т.6, №6. -С. 542-549.

152. Векшина Е.В., Фурсин Г.И. Динамические характеристики приборов с плазменной связью // Микроэлектроника. -1979. -Т.8, №3. -С. 227-238.

153. Гурин Н. Т., Золотарев В. Ф. Связь между пороговыми переключа- телями по общему слою халькогенидного стекла // Микроэлектроника. -1976. -Т.5, №1. -С. 82-83.

154. Бакланов С.Б., Гурин Н.Т., Новиков С. Г. Полупроводниковые симисторные оптопары на базе планарных фотосимисторов // Физика и

промышленность ФИЗПРОМ-96: Тез.докл. Междунар. конф., сентябрь 1996, Голицыно. -М.: Изд-во ТОО НИЛ, 1996. -С.273-274.

155. Бакланов С.Б., Турин Н.Т., Новиков С.Г. Моделирование и исследование планарно-диффузионных симисторов малой мощности и оптопар на их основе // Известия вузов. Электроника . -1997. -№ 6. -С.49-59.

156. Бакланов С.Б., Турин Н.Т., Новиков С.Г., Кудасов Г.В. Моделирование динамических характеристик маломощного фотосимистора // Центры с глубокими уровнями в полупроводниках и полупроводниковых структурах DC-97: Труды Междунар. конф., июнь 1997, Ульяновск. -Изд-во УлГУ, 1997. -С. 99-100.

157. Бакланов С.Б., Турин Н.Т., Новиков С.Г., Кудасов Г.В. Моделирование и исследование динамических характеристик маломощных симисторных оптопар // Ученые записки Ульяновского государственного университета. Серия физическая. -Ульяновск: Изд-во УлГУ, 1997. -Вып. 1(3). -С. 78-82.

158. Чурбаков A.B. Импульсные устройства с диодными оптронами. -М.: Энергия, 1980. -144 с.

159. Бакланов С.Б., Турин Н.Т., Новиков С.Г. Моделирование процессов фотовозбуждения полупроводника световыми импульсами специальной формы // Актуальные проблемы анализа и обеспечения надежности и качества приборов, устройств и систем (в 2 частях): Сбор.докл.Междунар. науч.-техн.конф., май-июнь 1996, Пенза. -Изд-во ПГТУ, 1996.-С.66-67.

160. Разевиг В.Д. Применение программ P-CAD и PSpice для схемотехнического моделирования на ПЭВМ. В 4-х выпусках: Вып. 2. Модели компонентов аналоговых устройств. - М.: Радио и связь, 1992. - 64 с.

161. Разевиг В. Д. Применение программ P-CAD и PSpice для схемотехнического моделирования на ПЭВМ. В 4-х выпусках: Вып. 3. Моделирование аналоговых устройств. - М.: Радио и связь, 1992. - 120 с.

162. Бакланов С.Б., Булавочкин В.П., Турин Н.Т., Новиков С.Г. Моделирование характеристик планарно-диффузионного симистора с применением пакета PSpice // Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники: Труды третьей Всерос. науч.-техн. конф. с междунар.

участ., сентябрь 1996, Дивноморское. -Таганрог: Изд-во ТГРУ, 1996.-С. 108110.

163. Системы автоматизированного проектирования в радиоэлектронике: Справочник / Е.В.Авдеев, А.Т.Еремин, И.П.Норенков, М.И.Песков. (Под.ред. И.П.Норенкова). -М.:Радио и связь, 1986.-368 с.

164. Носов Ю.Р., Петросящ КО., Шилин В.А. Математические модели элементов интегральной электроники. -М.: Сов. радио, 1976. -304с.

165. Петросящ КО., Шилин В.А., Яншин A.A. Электрические модели элементов интегральных схем для автоматизированного проектирования. -М.: Машиностроение, 1979. -92 с.

166. Новиков С.Г., Бакланов С.Б., Турин Н.Т., Кудасов Г.В. Исследование трехтранзисторной схемы замещения симистора // Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники: Труды четвертой Всерос. науч.-техн. конф. с междунар. участ., сентябрь 1997, Дивноморское.-Таганрог: Изд-во ТГРУ, 1997.-С. 94-96.

167. Новиков С.Г., Бакланов С.Б., Турин Н.Т., Кудасов Г.В. Трехтранзисторная модель планарно-диффузионного симистора // Изв. вузов. Электроника . -1997. -№ 3-4.-С.60-63.

168. Бакланов С. Б., Турин Н.Т., Новиков С. Г., Кузнецов В. В. Трехтранзисторные схемы замещения в моделировании МДП-симисторов и симисторных оптопар // Изв. вузов. Электроника . -1998. -№ 1.-С.71-78.

169.Кроуфорд Р. Схемные применения МОП-транзисторов. -М.: Мир, 1970. -188 с.

170. Baklanov S.B., Gurin N.T., Novikov S.G., Kuznetsov V.V. Modeling of triac optrons // Physical Problems in Material Science of Semiconductors: Abstract Booklet of Second International School-Conference, September 1997, Chernivtsi, Ukraine. -Chernivtsi: Видавництво "Прут", 1997. -P. 301.

171. Новиков С.Г., Бакланов С.Б., Турин Н.Т., Кузнецов В.В. Схемотехнические модели фотосимисторов и симисторных оптопар на их основе // Сборник материалов "Распознавание-97": Матер. 3-й Междунар. конф., ноябрь 1997, Курск, Россия.-Курск: Изд-во КГТУ, 1997.-С. 130-132.

\12.Викулин И.М., Викулина Л.Ф., Стафеев В.И. Гальваномагнитные приборы. -М.: Радио и связь, 1983. -104 с.

173. Новиков С. Г., Новоселов А.Ю. Полупроводниковые приборы с отрицательным дифференциальным сопротивлением N-типа большой мощности // Сборник тезисов докладов "Микроэлектроника и информатика - 98": Тез. докл. Всерос. межвуз. науч.-техн. конф. студ. и асп: В 2 ч. 4.1. -М.: МИЭТ, 1998. -С.59.

174. Новиков С.Г., Бакланов С.Б., Гурин Н.Т., Новоселов А.Ю. Планарно-диффузионный N-фототранзистор II Сборник материалов "Распознавание-97": Матер. 3-й Междунар. конф., ноябрь 1997, Курск, Россия.-Курск: Изд-воКГТУ, 1997. -С. 132-133.

175. Новиков С.Г., Бакланов С.Б., Гурин Н.Т., Кубасов Г.В. Исследование симметричного N-прибора // Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники: Труды четвертой Всерос. науч.-техн. конф. с междунар. участ., сентябрь 1997, Дивноморское.-Таганрог: Изд-во ТГРУ, 1997. -С. 97.

176. Викулин И.М., Стафеев В.И. Физика полупроводниковых приборов. -М.: Радио и связь, 1990. -332 с.

177. Бакланов С.Б., Гурин Н.Т., Новиков С.Г., Ронъжин O.A. Исследование объемной связи в интегральных линейках симисторов // Актуальные проблемы электронного приборостроения АПЭП-96 (в 11 томах): Труды третьей Междунар. науч.-техн. конф., ноябрь 1996, Новосибирск: Т.1. Секция электронно-физическая. -Новосибирск: Изд-во НГТУ, 1996. -С. 2324.

178. Шляпин A.B., Новиков С.Г., Бакланов С.Б., Гурин Н.Т. Исследование динамических свойств объемной связи в интегральных линейках планарно-диффузионных симисторов // Актуальные проблемы анализа и обеспечения надежности и качества приборов, устройств и систем: Сбор. докл. Междунар. науч.-техн.конф., май 1998, Пенза. -Изд-во ПГТУ, 1998. -С.300-301.

179. Новиков С. Г., Бакланов С.Б., Турин Н.Т. II Исследование полупроводниковых самосканирующих устройств с шунтирующим методом управления // Изв. вузов. Электроника . -1998. -№ 4. -С.31-36.

180. Бакланов С.Б., Гурин Н.Т., Андрюхин A.A., Новиков С.Г., Акачев С.А., Овчинников П. В. Микроэлектронные самосканирующие устройства управления электролюминесцентными индикаторами II Актуальные проблемы материаловедения в электронной технике: Тез. докл. науч.-техн. конф., июнь 1995, Ставрополь. -Изд-во НПО "Люминофор", 1995. -С.25.

181. Бакланов С.Б., Гурин Н.Т., Новиков С.Г. Исследование оптоэлектронных самосканирующих устройств с шунтирующим механизмом управления // Сборник материалов "Распознавание-95": Матер. 2-й Междунар. конф., октябрь 1995, Курск, Россия. -Курск: Изд-во КГТУ, 1995. -С. 168-170.

182. Новиков С.Г. Метод управления работой полупроводниковых самосканирующих устройств // Труды молодых ученых Ульяновского государственного университета: Тез. докл. студент, и аспирант, на 5 науч.-практ. конф., апрель 1996, Ульяновск. -Изд-во УлГУ, 1996. -С. 49-51.

183. Novikov S.G., Baklanov S.В., Gurin N.T. Drive shunting method of work of self-scaning semiconductor devices // The Fifth International Conference on Simulation of Devices and Technologies: Proceedings, May 1996, Obninsk, Russia.-Obninsk: IPPE, 1996. -P.79-80.

184. Бакланов С.Б., Гурин H. Т., Новиков С.Г. Моделирование и исследование пластических свойств полупроводниковых аналогов функционально-неоднородных аксонных терминалей нейронов // Нейроинформатика и ее приложения: Тез. докл. 5 Всерос. семинара, октябрь 1997, Красноярск. -Изд-во КГТУ, 1997. -С. 14.

185. Бакланов С.Б., Гурин Н.Т., Новиков С.Г., Эдварс P.A. Реализация функции запоминания в индикаторных устройствах с самосканированием // Актуальные проблемы анализа и обеспечения надежности и качества приборов, устройств и систем : Сб.докл. Междунар. науч.-техн.конф., май 1997, Пенза. -Изд-во ПГТУ, 1997. -С. 132-133.