Моделирование переходных процессов в силовых полупроводниковых приборах тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.10, кандидат технических наук Рабкин, Петр Беньяминович

• Рабкин, Петр Беньяминович
• кандидат технических наук
• 1983

Оглавление диссертации кандидат технических наук Рабкин, Петр Беньяминович

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ.

1.1. Переходный процесс включения тиристоров

1.2. Переходный процесс выключения тиристоров.

1.3. Переходные характеристики силовых диодных и тиристорных структур на основе арсенида галлия

1.4. Моделирование переходных процессов в СПП.

1.5. Задачи исследований

ГЛАВА 2. НЕЛИНЕЙНАЯ, НЕИЗОТЕРМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА

ВКЛЮЧЕНИЯ Р-П-Р-П-СТРУШРЫ

2.1. Основные доцущения и исходные уравнения

2.1.1. Постановка задачи.

2.1.2. Учет Оже-рекомбинации

2.1.3. Постановка тепловой части задачи

2.2. Нахождение переходных характеристик включения

2.2.1. Решение линеаризованного уравнения непрерывности

2.2.2. Рекуррентные соотношения

2.2.3. Начальное распределение носителей

2.3. Обсуждение результатов расчетов

2.3.1. Краткая характеристика программы.

2.3.2. Процесс включения в модели р-п-р-п-структуры с постоянными электрофизическими параметрами

2.3.3. Влияние Оже-рекомб инации

2.3.4. Анализ неизотермической модели.

2.3.5. Эксперимент

2.4. Выводы

ГЛАВА 3. НЕЛИНЕЙНАЯ МОДЕЛЬ ПЕРЕХОДНОГО ПРОЦЕССА

ВЫКЛЮЧЕНИЯ Р-П-Р-П-СТРУКТУР.

3.1. Постановка задачи

3.2. Анализ процессов на этапе прохождения прямого тока и первом этапе выключения

3.2.1. Решение уравнений непрерывности

N Стр.

3.2.2. Краткое описание алгоритма численного решения интегрального уравнения и нахождения нестационарных концентраций носителей.

3.2.3. Обсуждение результатов расчетов

3.3. Анализ второго этапа выключения . ЮЗ

3.3.1. Нахождение нестационарных концентраций носителей и переходного обратного тока. ЮЗ

3.3.2. Результаты расчетов и обсуждение . Ю

3.4. Анализ переходных характеристик и времени выключения в реальных режимах коммутации. III

3.4.1. Эксперимент. П

3.5. Анализ влияния формирования обедненной области на процесс восстановления

3.5.1. Постановка задачи и вывод рекуррентных соотношений.

3.5.2. Анализ результатов расчетов и сравнение с экспериментом

3.6. Выводы.

ГЛАВА 4. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА ВЫКЛЮЧЕНИЯ

ТИРИСТОРОВ В КОМБИНИРОВАННОМ РЕЖИМЕ.

4.1. Постановка задачи.

4.2. Нахождение нестационарных распределений носителей и переходных характеристик.

4.3. Анализ комбинированного выключения

4.4. Эксперимент

4.5. Выводы.

ГЛАВА 5. ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ В СИЛОВЫХ ДИОДНЫХ И ТИРИСТОРНЫХ СТРУКТУРАХ НА ОСНОВЕ АРСЕНВДА ГАЛЛИЯ.

5.1. Моделирование переходных процессов в СПП на основе арсенида галлия

5.2. Анализ переходных процессов установления в силовых диодных и тиристорных структурах.

5.2.1. Установление стационарного состояния в диодах.

5.2.2. Процесс включения тиристоров на этапе установления

5.3. Переходные процессы обратного восстановления силовых диодов и выключения силовых тиристоров

5.3.1. Обратное восстановление диодов

5.3.2. Выключение тиристоров

5.4. Выводы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Моделирование переходных процессов в силовых полупроводниковых приборах»

Актуальность темы. Силовые полуцроводниковые цриборы (СПП) являются основными элементами современной преобразовательной и имцульсной техники. Масштабы применения СПП неуклонно растут как в связи с увеличением традиционных потребностей электропривода, электротехнологии, электроснабжения, транспорта, так и новых уже существующих или перспективных областей использования СПП: сверхдальних линий электропередач постоянного тока, радиолокации, лазерной техники, решения проблем МГД-генераторов и генераторов, использующих энергию термоядерного синтеза,энергетических проблем крупномасштабного физического эксперимента и многих других /1-3/. Современное развитие науки, техники и производства ставит задачу значительного повышения эффективности разработок и применения СПП как на основе кремния, так и нового для силовой электроники широкозонного полупроводникового материала - арсенида галлия /3/, повышения их быстродействия, расширения частотного диапазона и, в целом, - улучшения технико-экономических показателей. Решение этой задачи невозможно без глубоких теоретических и экспериментальных исследований переходных процессов в СПП, создания адекватно описывающих их математических моделей.

Моделирование процессов в СПП приобретает особое значение в связи с тем, что в настоящее время важнейшим способом резкого повышения эффективности и качества силового полупроводникового производства является комплексная автоматизация его подготовки , путем широкого использования средств вычислительной техники, разработки и применения системы автоматизированного проектирования (САПР) СПП. Эффективность САПР СПП в оцределяющей мере зависит от физической обоснованности, достоверности и степени адекватности математических моделей, в том числе наиболее сложных для физического описания моделей переходных процессов в СПП.

Решение задач оптимального проектирования СПП, анализа эксплуатационных характеристик приборов в сложных динамических режимах работы /4-7/ требует построения универсальных, обладающих достаточной общностью моделей, описывающих переходные процессы при произвольном начальном состоянии структуры и произвольных режимах переключения с учетом совокупного влияния основных нелинейных, а в некоторых сдучаях - и неодномерных факторов. Анализ литературных источников показал, что существующие модели переходных процессов в кремниевых диодах и тиристорах не отвечают этим требованиям. В подавляющем большинстве работ рассматриваются отдельные этапы переходных процессов, частные и наиболее простые режимы переключения. Ряд физических эффектов, в особенности нелинейных и неодномерных, которые в реальных режимах работы составляют существо процесса, остаются недостаточно изученными, либо рассматриваются изолированно друг от друга, не выходя часто за рамки полуколичественных оценок. Создание новых перспективных приборов - комбинированно-выключаемых тиристоров требует дополнительного анализа процессов комбинированного выключения. Переходные процессы в реальных структурах арсенид-гал-лиевых диодов и тиристоров, которые в настоящее время интенсивно разрабатываются, практически остаются мало исследованными, а их модел1фование требует учета физических особенностей прямозонных полупроводников. Отсутствие универсальных моделей переходных процессов в СПП, удовлетворяющих требованиям САПР, сдерживает разработку приборов с повышенными динамическими параметрами.

Таким образом, проблема моделирования переходных процессов в СПП является актуальной для развития силовой полупроводниковой электроники. Актуальность задач, решаемых в настоящей работе подтверждается тем фактом, что они нашли отражение в целевой комплексной программе 0.Ц.023 "Создание и широкое использование в народном хозяйстве силовой полупроводниковой техники", а опытно-конструкторская разработка САПР СПП, в рамках которой выполнялась работа, непосредственно включена в целевую комплексную программу 0.Ц.027 "Создание и развитие автоматизированных систем научных исследований (АСНИ) и систем автоматизированного проектирования (САПР) с применением стандартной аппаратуры КАМАК и измерительно-вычислительных комплексов".

Целью работы явилось моделирование и исследование переходных процессов в силовых тиристорах и диодах на основе кремния и арсенида галлия, установление взаимосвязей параметров полупроводниковых структур и их переходных характеристик в различных динамических режимах работы, разработка математического и программного обеспечения расчетов переходных цроцессов в указанных приборах для САПР СПП.

Методы исследований. Основу методики исследования составляет математическое моделирование. В работе развит и практически реализован в эффективных быстродействующих алгоритмах и программах численно-аналитический метод решения систем нелинейных нестационарных интегро-дифференциальных уравнений, описывающих поведение носителей заряда в полупроводниковой структуре, влияние внешней цепи и режима ее работы. Результаты теоретического анализа и расчетов сопоставлялись с данными экспериментальных измерений.

Научная новизна. Разработана и исследована нелинейная неизотермическая модель переходного процесса включения силовых тиристоров на этапе установления стационарного состояния, учитывающая совокупное влияние основных неодномерных и нелинейных факторов: формирования и распространения начальной области вклк чения (НОВ), снижения эффективности эмиттеров, влияния нагрузки, Оже-рекомбинации и температурных зависимостей электрофизических параметров. Проанализировано влияние указанных факторов на переходные характеристики тиристоров в различных режимах включения. Как частный случай модель позволяет анализировать переходный процесс установления в силовых диодах с учетом всех перечисленных выше нелинейных факторов.

Разработана и исследована математическая модель переходного процесса выключения тиристорных структур с учетом нелинейных эффектов выведения заряда обратным током через барьер центрального перехода, а также формирования и движения границ области объемного заряда (003) на этапе восстановления блокирующих свойств. Установлены взаимосвязи переходных характеристик и времени выключения таких структур с их электрофизическими и геометрическими параметрами в различных режимах переключения.

Предложена и исследована математическая модель переходного цроцееса и времени выключения тиристоров комбинированным способом с учетом воздействия импульса выключающего базового тока на всех этапах переходного процесса.

Разработаны и исследованы математические модели переходных процессов в силовых диодах и тиристорах на основе арсенида галлия с учетом нелинейных эффектов, присущих прямозонным nojjy-проводникам: излучательной рекомбинации и генерации носителей за счет поглощения межзонного рекомбинационного изучения наряду с другими основными нелинейными и неодномерными факторами. Проанализированы переходные характеристики реальных разрабатываемых силовых диодов и тиристоров на основе арсенида галлия.

Предложенные модели позволяют рассчитывать переходные процессы при произвольном начальном состоянии структуры в широком диапазоне параметров приборов и режимов переключения.

Практическая ценность и реализация результатов. На основе полученных в диссертационной работе результатов автором разработаны математические модели, алгоритмы и комплексы программ расчета переходных процессов в СПП, которые непосредственно предназначены для САПР СПП и в настоящее время включены в состав ее математического и специального программного обеспечения (СПО). Разработанные математические модели и комплексы программ в рамках СПО САПР СПП внедрены в ПО "ТЭЗ им. М.И.Калинина", ВЭИ им. В.И.Ленина, ВНИИ "Преобразователь"; использовались для расчетов параметров и оптимального проектирования быстродействующих СПП единой унифицированной серии штыревого и таблеточного исполнения, новых типов высоковольтных быстродействующих тиристоров, комбинированно-выключаемых тиристоров и других типов кремниевых СПП, а также высокотемпературных высокочастотных силовых диодов и тиристоров на основе арсенида галлия. Народнохозяйственный экономический эффект от внедрения результатов диссертационной работы составляет около 100 тыс.руб. в год.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Международных конференциях по силовой электронике и преобразовательной технике (Будапешт, 1977 и Бухарест, 1982), Всесоюзных научно-технических семинарах "Повышение параметров силовых полупроводниковых приборов на основе новых конструктивных решений и методов изготовления" (Запорожье, 1981) и "Применение эпитаксиальной технологии в производстве силовых полупроводниковых приборов" (Сангасте, 1981), Всесоюзном научно-техническом совещании "Технология и конструирование быстродействующих СПП" (Люллемяэ, 1983),

Всесоюзных научно-технических совещаниях по автоматизации проектирования электротехнических устройств "Пакеты прикладных программ САПР" (Люллемяэ, 1978), "Применение случайного поиска в САПР" (Выру, 1979), "Моделирование и оптимизация проектных решений в САПР" (Выру, 1983), Всесоюзной конференции "Математическое и программное обеспечение цифрового моделирования вентильных преобразователей" (Киев, 1978), I и П республиканских конференциях "Полупроводниковые гетеропереходы" (Тарту, 1978 и Эльва, 1982), республиканских научно-технических конференциях "Современные методы и устройства радиоэлектронного оборудования" и посвященной Дню радио (Таллин, 1981 и 1983), а также на научных семинарах в ФТИ им. А.Ф.Иоффе и ВЭЙ им. В.И.Ленина.

Публикации. Основные результаты диссертационной работы отражены в 21 публикации.

В первой главе проведен обзор, дан анализ современного состояния и рассмотрены тенденции развития теории и моделирования переходных процессов в СПП. Исходя из анализа этих данных в соответствии с поставленной целью работы сформулированы задачи исследований.

Во второй главе рассмотрена теория и описана математическая модель переходного процесса включения силовых тиристоров на этапе установления стационарного состояния. Излагается методика расчета. Приводятся результаты расчетов и анализа переходных характеристик тиристоров для различных параметров структуры и режимов включения, исследуется влияние нелинейных, неодномерных факторов на характер переходного процесса, производится сопоставление с экспериментальными результатами.

В третьей главе рассмотрена теория, описана и проанализирована нелинейная математическая модель переходного процесса и времени выключения тиристорных структур с выведением заряда обратным током. Изложена методика расчета. Приводятся результаты расчетов, анализируется влияние на переходные характеристики и время выключения нелинейных эффектов выведения заряда через барьер центрального перехода и движения границ 003 в ходе восстановления запирающей способности тиристора, производится сравнение расчетных и экспериментальных данных.

В четвертой главе предложена и исследована одномерная математическая модель переходного процесса при комбинированном выключении тиристоров. Проанализированы эффекты воздействия базового тока на всех этапах переходного процесса, зависимости времени выключения комбинированным способом от параметров структуры и режима переключения, произведено сопоставление с результатами экспериментальных измерений.

В пятой главе изложены теория и особенности моделирования переходных процессов в силовых диодных и тиристорных структурах на основе прямозонных полупроводников. Описана методика построения и предложены численно-аналитические модели переходных процессов в СПП на основе арсенида галлия. Приведены результаты расчетных и экспериментальных данных и проанализированы переходные процессы в реальных силовых диодах и тиристорах на основе арсенида галлия.

В заключительной части изложены основные результаты и выводы работы.

Автор защищает:

I. Математиче с кую модель переходного процесса включения силовых тиристоров на этапе установления стационарного состояния с учетом существенных неодномерных и нелинейных факторов: формирования и распространения НОВ, снижения эффективности эмиттеров, влияния нагрузки, температурных зависимостей электрофизических параметров и Оже-рекомбинации; результаты исследований процесса установления и взаимосвязей переходных характеристик с параметрами структур и режимов включения.

2. Математическую модель переходного процесса и времени выключения тиристоров с учетом нелинейных эффектов выведения заряда обратным током и формирования 003 на этапе восстановления блокирующих свойств; результаты исследований переходных характеристик и времени выключения, их взаимосвязи с параметрами структур и режимов коммутации.

3. Математическую модель и результаты анализа переходного процесса и времени выключения тиристоров в комбинированном режиме с учетом воздействия базового тока управления на всех этапах переходного процесса.

4. Математические модели переходных процессов в реальных силовых диодах и тиристорах на основе арсенида галлия с учетом эффектов излучательной рекомбинации и фотонной генерации наряду с другими существенными нелинейными факторами; результаты исследований переходных процессов в указанных цриборах в различных режимах переключения.

Работа выполнена в отделе машинного проектирования Научно-исследовательского института Производственного объединения "Таллинский электротехнический завод им. М.И.Калинина" (НИИ ПО "ТЭЗ им. М.И.Калинина").

Заключение диссертации по теме «Физика полупроводников», Рабкин, Петр Беньяминович

5.4. Выводы

1. Разработаны численно-аналитические модели переходных процессов в силовых диодных и тиристорных структурах на основе арсенида галлия с учетом нелинейных эффектов излучательной рекомбинации и генерации носителей за счет поглощения межзонного рекомбинационного излучения, являющиеся обобщением моделей переходных процессов в СПП на основе непрямозонных полупроводников.

2. Проанализированы переходные процессы установления стационарного состояния в реальных разрабатываемых арсенид-галлие-вых диодах и тиристорах с учетом эффектов излучательной рекомбинации и фотонной генерации наряду с другими основными нелинейными и неодномерными факторами: снижения эффективности эмиттеров, влияния нагрузки, Оже-рекомбинации, температурных зависимостей электрофизических параметров, распространения включенного состояния в тиристорах.

3. Пренебрежение фотонной генерацией (i)= 0) приводит к увеличению расчетных падений напряжения на диодной структуре

О р в ходе установления, а остаточное падение при j ~10 А/см увеличивается в несколько раз. Вследствие почти полной компенсации излучательной рекомбинации действием фотонной генерации ( V~0,99) характер переходного процесса в исследуемых диодах, а также прямое остаточное падение определяются, в основном, величиной безызлучательного времени жизни, что, в принципе, согласуется с результатами известных работ.

4. Показано, что вследствие высоких плотностей тока во включенной области эффекты фотонной генерации оказывают определяющее влияние на характер процесса установления в тиристорах. Снижение расчетной скорости фотонной генерации лишь на 10 % по сравнению со скоростью излучательной рекомбинации

V = 0,9) приводит к значительному замедлению переходного процесса и увеличению коммутационных потерь в несколько раз, а полное пренебрежение фотонной генерацией - на порядок и более.

5. Показано, что предполагаемые большие скорости распространения НОВ ( 0,1+1 см/мкс) в арсенид-галлиевых тиристорах позволят коммутировать короткие единичные имцульсы тока мощностью порядка ~ 10 МВт и амплитудой десятки килоампер при сравнительно небольших периметрах управляющего электрода

1+2 см).

6. Установлены взаимосвязи переходных характеристик обратного восстановления реальных силовых арсенид-галлиевых диодов с параметрами структур и режимов переключения.

7. Показано существенное влияние эффекта выведения заряда обратным током через барьер центрального перехода на переходные характеристики и время выключения "Ц реальных разрабатываемых р-п-р-п-структур со слабой асимметрией базовых слоев, приводящего при W2/Lj2 ~3,7*1,7 к уменьшению t^ соответственно в ~1,5*3 раза по сравнению со структурами с резко асимметричными базовыми областями. При W2/L2 ~1,9*1,7 указанный эффект приводит к сокращению длительности фазы высокой обратной проводимости в ~1,2*1,4 раза и уменьшению заряда обратного восстановления в 1,5*2 раза.

8. Подтверждено высокое быстродействие исследованных реальных диодов и тиристоров на основе арсенида галлия, времена установления стационарного состояния и обратного восстановления которых составляют десятки-сотни наносекунд; время выключения тиристоров - порядка и менее I микросекунды.

9. Разработаны комплексы программ расчета переходных процессов в арсенид-галлиевых СПП, реализующие предложенные модели.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящей работе предложены и исследованы универсальные математические модели переходных процессов в силовых кремниевых и арсенид-галлиевых диодных и тиристорных структурах с учетом совокупного влияния основных нелинейных и неодномерных факторов, пригодные для расчетов и анализа переходных характеристик СПП в широком диапазоне параметров приборов и разнообразных режимах коммутации. Разработаны эффективные быстродействующие алгоритмы и комплексы программ, реализующие предложенные модели для расчета на ЭВМ. Результатом работы явилось создание математического и программного обеспечения расчетов переходных процессов в силовых диодах и тиристорах для системы автоматизированного проектирования силовых полупроводниковых приборов (САПР СПП). Разработанные комплексы программ в рамках САПР использовались для расчетов параметров и оптимального проектирования быстродействующих СПП единой унифицированной серии, новых типов высоковольтных быстродействующих тиристоров, комбинированно-выключаемых тиристоров и других типов кремниевых СПП, а также высокотемпературных, высокочастотных силовых диодов и тиристоров на основе арсенида галлия. В настоящее время разработанные комплексы программ успешно эксплуатируются при решении задач проектирования новых типов СПП. Народнохозяйственный экономический эффект от внедрения результатов работы составляет около 100 тыс.руб. в год.

Основные научные результаты работы состоят в следующем:

I. Разработана и исследована нелинейная, неизотермическая модель переходного процесса включения силовых тиристоров на этапе установления стационарного состояния с учетом совокупного влияния основных неодномерных и нелинейных факторов: формирования и распространения начальной области включения (НОВ), снижения эффективности эмиттеров, влияния нагрузки, Оже-рекомбинации и температурных зависимостей электрофизических параметров.

2. Показано, что неодномерные эффекты формирования НОВ, нелинейные эффекты снижения эффективности эмиттеров и влияния нагрузки приводят в большинстве реальных режимов включения к существенному затягиванию переходного процесса и увеличению коммутационных потерь в несколько раз, а при большой анодной нагрузке - на порядок по сравнению с той же величиной, рассчитанной по линейной одномерной модели. Учет этих факторов позволяет количественно описать экспериментально наблюдаемый относительно медленный спад напряжения на тиристорной структуре в процессе установления и необходим для правильного расчета переходных характеристик и коммутационных потерь. Коэффициенты инжекции эмиттерных переходов в ходе процесса включения существенно снижаются, приближаясь в ряде случаев к своим асимптотическим значениям. Плотности токов во включенной области дости

А О гают величин порядка ~10 А/см , причем их значения, а также длительность процесса установления и коммутационные потери в определяющей степени зависят от величины управляющего сигнала и анодной нагрузки.

3. Проанализированы режимы, в которых температура внутри проводящего канала в ходе однократного переключения мощного импульса тока может достигать предельных значений (900-1300 °С), что вызывает выход прибора из строя вследствие сильного локального нагревания. Такой отказ обусловлен резким увеличением коммутационных потерь при предельных анодных нагрузках, а также в случае небольших токов управления. Этот эффект необходимо учитывать при анализе предельных эксплуатационных характеристик приборов и различных аварийных режимов.

4. Показано, что в жестких режимах включения, при большой анодной нагрузке и малых токах управления совместное влияние эффектов Оже-рекомбинации и температурных зависимостей электрофизических параметров приводит к дополнительному замедлению процесса установления и увеличению коммутационных потерь в полтора-два раза.

5. Разработана и исследована нелинейная математическая модель переходного процесса и времени выключения тиристорных структур с учетом нелинейных эффектов непосредственного выве^ дения заряда обратным током через барьер центрального перехода, а также формирования области объемного заряда (003) на этапе восстановления блокирующих свойств.

6. Установлено, что цри снижении концентрации акцепторов в р-базе до (14-5)*см~3 имеет место эффективное выведение электронов из п-базы как на этапе высокой обратной проводимости, так и на этапе восстановления блокирующих свойств. При этом уменьшение времени выключения достигается как за счет общего уменьшения остаточного заряда в п-базе, так и за счет более быстрого рассасывания той его части, которая сосредоточена вблизи коллекторного перехода и которая при переключении структуры является наиболее эффективной. Влияние выведения заряда на переходные характеристики выключения возрастает с уменьшением нормированной толщины п-базы W2/L2 •

7. Показано, что в структурах с пониженным уровнем легирования р-базы для W2/L2 ~3*1,7 выведение заряда обратным током через барьер центрального перехода приводит к уменьшению времени выключения соответственно в ~1,3+2 раза. При уменьшении нормированной толщины п-базы до V^/L^ ~2*1,5 эффект выведения заряда оказывает заметное воздействие и на переходные характеристики обратного тока: длительность фазы высокой обратной проводимости уменьшается в 1,2+1,5 раза, а заряд обратного восстановления - в 1,5*2 раза. Полученные результаты представляют большой интерес и должны учитываться при разработке тиристоров с улучшенными динамическими характеристиками.

8. Установлено, что процессы формирования и движения границ 003 на этапе восстановления блокирующих свойств тиристора приводят к существенно^ замедлению спада обратного тока и увеличению заряда обратного восстановления и коммутационных потерь в несколько раз при больших значениях обратного напряжения, когда ширины 003 и базовой области становятся соизмеримыми. Время выключения при этом уменьшается на 25-35 %. Указанные эффекты должны учитываться для правильного расчета переходных характеристик и коммутационных потерь при переключении тиристоров на большие обратные напряжения.

9. Разработана и исследована модель переходного процесса и времени выключения тиристоров комбинированным способом, являющаяся обобщением модели процесса выключения тиристоров по аноду и учитывающая эффекты выведения заряда обратным током, а также воздействие базового тока управления jRG на всех этапах переходного процесса.

10. Показано, что в рамках проведенного одномерного рассмотрения сокращение времени выключения за счет дополнительного выведения заряда током управления на всех этапах переходного процесса невелико и составляет ~20-30 % даже при сравнительно больших значениях jRG . Существенное, в 2-8 раз, уменьшение времени выключения в комбинированном режиме обусловлено воздействием базового тока на этапе dU/dt , что связано, главным образом, с значительным увеличением критического заряда при наличии обратного смещения управляющего электрода.

11. Разработаны математические модели переходных процессов в силовых диодных и тиристорных структурах на основе арсенида галлия с учетом нелинейных эффектов, присущих прямозонным полупроводникам: излучательной рекомбинации и генерации носителей за счет поглощения межзонного рекомбинационного излучения. Предложенные модели являются обобщением моделей переходных процессов в СПП на основе непрямозонных полупроводников. Исследованы переходные процессы в реальных разрабатываемых силовых диодных и тиристорных структурах на основе арсенида галлия.

12. Проанализированы переходные процессы установления стационарного состояния в арсенид-галлиевых диодах и тиристорах с учетом нелинейных эффектов излучательной рекомбинации и фотонной генерации наряду с другими основными нелинейными и неодномерными факторами: снижения эффективности эмиттеров, влияния нагрузки, Оже-рекомбинации, температурных зависимостей электрофизических параметров, распространения включенного состояния в тиристорах.

13. Показано, что пренебрежение фотонной генерацией (\) = 0) при расчете процесса установления в исследуемых диодных структурах приводит к увеличению падений напряжения в ходе установления, а остаточное падение при токах j А/см2 увеличивается в несколько раз. Вследствие почти полной компенсации излучательной рекомбинации действием фотонной генерации ( V~0,99) характер процесса установления, а также прямое остаточное падение определяются, в основном, величиной безызлучательного времени жизни.

14. Показано, что вследствие высоких плотностей тока во включенной области эффекты фотонной генерации оказывают определякзщее влияние на характер процесса установления в тиристорах. Об этом наглядно свидетельствует факт, что снижение расчетной скорости фотонной генерации лишь на 10 % по сравнению со скоростью излучательной рекомбинации (V = 0,9) приводит к значительному замедлению этого процесса и увеличению коммутационных потерь в несколько раз, а полное пренебрежение фотонной генерации (= 0) - на порядок и более.

15. Установлено, что большие по сравнению с кремниевыми структурами скорости расцространения включенного состояния ^-0,1*1 см/мкс), которые по имеющимся сведениям могут иметь место в арсенид-галлиевых тиристорах, позволят коммутировать короткие единичные импульсы тока мощностью в несколько десятков мегаватт и амплитудой десятки килоампер при сравнительно небольших периметрах управляющего электрода 4-2 см), а также повысят нагрузочную способность приборов на высокой частоте.

16. Установлены взаимосвязи переходных характеристик обратного восстановления реальных силовых арсенид-галлиевых диодов с параметрами структур и режимов переключения.

17. Проанализированы переходные характеристики и время выключения реальных разрабатываемых арсенид-галлиевых тиристорных структур, характеризующихся слабой асимметрией базовых областей. Показано, что вследствие непосредственного выведения заряда обратным током через барьер центрального перехода время выключения в таких структурах для нормированных толщин п-базы Ч,/Ц> ~3,7+1,7 уменьшается в 1,5*3 раза; при снижении W2/L2 до ~1,9т1,7 длительность фазы высокой обратной проводимости уменьшается в 1,24-1,4 раза, а величина заряда обратного восстановления - в 1,5-г2 раза по сравнению с аналогичными структурами с резко асимметричными базовыми областями.

18. Количественный анализ, проведенный в работе, подтвердил высокое быстродействие реальных разрабатываемых диодов и тиристоров на основе арсенида галлия, времена установления стационарного состояния и обратного восстановления которых составляют десятки-сотни наносекунд; время выключения тиристоров - порядка и менее I микросекунды.

Достоверность предложенных моделей и обоснованность принятых в них допущений подтверждаются хорошим согласием расчетных и экспериментальных результатов. Сопоставление расчетных и экспериментальных данных осуществлялось в ходе проверки адекватности моделей на партиях тиристоров типов ТЧ, ТЛ и ТВ, диодов типа ДЧ, образцах комбинированно-выключаемых тиристоров типа ТБК171, а также разрабатываемых силовых диодов и тиристоров на основе арсенида галлия. Достоверность моделей подтверждается также положительным опытом эксплуатации соответствующего математического и программного обеспечения САПР при проектировании различных типов СПП.

Настоящая работа проводилась в рамках ОКР Гос.per. № 76064335 "Исследование и разработка физико-математической модели и пакета прикладных программ по проектированию силового тиристора" (1977-1978 гг.), ОКР Гос.per.№ 79070029 "Разработка специального программного обеспечения САПР СПП" и НИР в рамках этой же темы "Исследование методов и алгоритмов численного моделирования характеристик СПП" (1979-1980 гг.), ОКР Гос.per.№ 8I05I765 "Адаптация и тиражирование базовой САПР на предприятиях подотрасли" (198I-1982 гг.), ОКР Гос.per.№ 8I05I765 "Развить и ввести в действие на ТЭЗ им. М.И.Калинина систему автоматизированного проектирования СПП" (I98I-I983 гг.), а также в соответствии с целевыми комплексными программами 0.Ц.023 "Создание и широкое использование в народном хозяйстве силовой полупроводниковой техники" и 0.Ц.027 "Создание и развитие автоматизированных систем научных исследований (АСНИ) и систем автоматизированного проектирования (САПР) с применением стандартной аппаратуры КАМАК и измерительно-вычислительных комплексов" (постановление ГК СССР по науке и технике, Госплана СССР и Академии наук СССР от 12 декабря 1980 г. № 474/250/132, приложения № 7 и № 3, задание 03.13).

В заключение автор считает своим долгом выразить искреннюю признательность доктору физико-математических наук, профессору В.А.Кузьмину за руководство, постоянное внимание и поддержку, оказанные при выполнении настоящей работы, кандидату технических наук, доценту В.В.Тогатову за ценные научные консультации и обсуждения, сотрудникам отделов машинного проектирования, физики полупроводников, силовых полупроводниковых приборов, технологии полупроводников НИИ ПО "ТЭЗ им. М.И.Калинина" за дискуссии и полезные критические замечания, а также сотрудникам СКТБ ТЭЗ за помощь в проведении измерений.

Список работ по теме диссертации

X. Рабкин П.Б., Тогатов В.В. Квазилинейная квазиодномерная модель процесса включения р-п-р-п-структур на этапе установления стационарного состояния. - Радиотехника и электроника, 1981, т.26, № 7, с. 1498-1509.

2. Рабкин П.Б., Тогатов В.В. Моделирование процесса выключения тиристоров. - Электронная техника, серия 4, 1982, № 5(94), с. 14-19.

3. Кузьмин В.А., Рабкин П.Б. Исследование и машинный расчет переходного процесса выключения в комбинированно-выключаемых тиристорах. - Сб.материалов У1 Международной научно-техн.конф. по проблемам силовой преобразовательной техники, РГ-9 Интер-электро. - Бухарест, 1982.

4. Askinazi G., Rumma K., Rabkin P. Investigation of interrelations of load and gate triggering characteristics and parameters for high speed power thyristors. - Reports of 3rd Power Electronics Conference, Budapest, 1977.

5. Рабкин П.Б., Тогатов В.В. Математическая модель и анализ переходного процесса выключения тиристоров. - В кн.: Полупроводниковые приборы. - Таллин: Валгус, 1982, с. 80-84.

6. Рабкин П.Б., Тогатов В.В. Анализ процесса выключения р-п-р-п-структур с пониженным уровнем легирования р-базы. -В кн.Шолупроводниковые приборы. - Таллин: Валгус, 1982, с.85-90.

7. Рабкин П.Б. К вопросу анализа процесса выключения в комбинированно выключаемых тиристорах. - В кн.: Полупроводниковые приборы. - Таллин: Валгус, 1982, C.III-II5.

8. Рабкин П.Б. Об одномерном анализе переходных характеристик р-п-р-п-структур при комбинированном выключении. - В кн.: Современные методы и устройства радиоэлектронного оборудования: Тез.докл.респ.научно-техн.конф. - Таллин,1981,с.24.

9. Кузьмин В.А., Рабкин П.Б. Разработка математических моделей переходных процессов для системы автоматизированного проектирования силовых полупроводниковых приборов. В кн.: Современные методы и устройства радиоэлектронного оборудования: Тез.докл.респ.научно-техн.конф. - Таллин, 1981, с.22.

10. Ашкинази Г.А., Кузьмин В,А., Рабкин П.Б. К вопросу моделирования переходных процессов в силовых диодных и тиристорных структурах на основе арсенида галлия. - В кн.: Полупроводниковые гетеропереходы: Тез.докл.П респ.конф. - Таллин, 1982, с.21.

11. Ашкинази Г.А., Логусов А.И., Рабкин П.Б., Тимофеев В.Н., Шабанов С.М., Шумилин В.Н. Исследование переходного процесса обратного восстановления и частотных характеристик силовых диодов на основе арсенида галлия. - В кн.: Полупроводниковые гетеропереходы: Тез.докл.П респ.конф. - Таллин, 1982, с.22.

12. Рабкин П.Б., Тогатов В.В. Разработка и построение программ расчета переходных характеристик СПП. - В кн.: Применение методов случайного поиска в САПР: Матер.Всесоюзн.научно-техн. совещ. - Таллин, 1980, с.104-105.

13. Рабкин П.Б., Тогатов В.В. Разработка математической модели и программы расчета процесса включения тиристоров на этапе установления стационарного состояния. - В кн.: Применение методов случайного поиска в САПР: Матер. Всесоюзн. научно-техн. совещ. - Таллин, 1980, с.106-11I.

14. Рабкин П.Б. Решение нелинейных задач моделирования переходных процессов в силовых полупроводниковых приборах для САПР и их программная реализация. - В кн.: Моделирование и оптимизация проектных решений в САПР: Матер.Всесоюзн.научно-техн. совещ. - Таллин, 1983, с.35-37.

15. Рабкин П.Б. Моделирование и расчет переходного процесса и времени выключения силовых арсенид-галлиевых тиристоров. - В кн.: Тез.докл.респ.научно-техн.конф., посвященной Дню радио. Секция "Силовые полупроводниковые приборы". - Таллин, 1983, с.12-14.

16. Валгесоо М.Х., Рабкин П.Б., Таммекиви Ю.А., Тогатов В.В. Моделирование динамических характеристик силовых полупроводниковых приборов на ЦВМ. - В кн.: Пакеты прикладных программ САПР: Матер.Всесоюзн.научно-техн.совещ. - Таллин, 1978, с.116-119.

17. Валгесоо М.Х., Рабкин П.Б., Таммекиви Ю.Э.,Тогатов В.В. Разработка программы для анализа эффекта dU/dt в тиристорах.

В кн.Применение методов случайного поиска в САПР: Матер. Всесоюзн.научно-техн.совещ. - Таллин,1980, с.112-115.

18. Ашкинази Г.А., Голосов В.В., Золотаревский Л.Я., Киви У.М., Кремер М.С., Кронк В.М., Мандре A.M., Падыос А.Л., Рабкин П.Б., Тимофеев В.М., Тагасаар М.А., Шумилин В.Н., Якобсон Ю.П. Силовые высокотемпературные высокочастотные приборы на основе арсенида галлия. - Ученые записки Тартуского гос.ун.-та, вып.466. - Тарту, 1978, с.159-161.

19. Ашкинази Г.А., Голосов В.В., Золотаревский Л.Я., Киви У.М., Падыос А.Л., Рабкин П.В., Тимофеев В.Н., Тагасаар М.А., Шумилин В.Н., Якобсон Ю.П. Электрофизические параметры р+-п-п+-структур на основе арсенида галлия. - Ученые записки Тартуского гос.ун.-та, вып.466. - Тарту, 1978, с.134-144.

20. Рабкин П.В., Тогатов В.В. К вопросу повышения быстродействия тиристоров с пониженным уровнем легирования р-базы. -В кн.: Современные методы и устройства радиоэлектронного оборудования: Тез.докл.респ.научно-техн.конф.- Таллин,1981,с.25.

21. Рабкин П.Б., Корсмик В.А. Диалоговая программа расчета переходных характеристик СПП для САПР.-В кн.: Тез.докл.респ. научно-техн.конф., посвященной Дню радио. Секция "Силовые полупроводниковые приборы", - Таллин, 1983, с.65-66.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Рабкин, Петр Беньяминович, 1983 год

1. Тучкевич В.М. Силовая полупроводниковая преобразовательная техника. - ФТП, 1977, т.1., № ц, с.2065-2071.

2. Грехов И.В. Состояние и перспективы развития сильноточной электроники на основе кремния. Материалы У Всесоюзного координационного совещания секции АН СССР "Полупроводниковые гетероструктуры", Таллин, 1979, с.16-19.

3. Алферов Ж.И., Ашкинази Г.А., Корольков В.И., Челноков В.Е. Силовые высокочастотные высокотемпературные приборы на основе новых полупроводниковых материалов. Электротехника, 1979, № 3,с. 4-7.

4. Кузьмин В.А. Математическое моделирование силовых полупроводниковых приборов (СПП). Преобразовательная техника, 1979, № 10, с.3-6.

5. Лабунцов В.А., Тутов Н.М. Динамические режимы эксплуатации мощных тиристоров. М.: Энергия, 1977. - 192 с.

6. Дерменжи П.Г., Кузьмин В.А., Крюкова Н.Н., Мамонов В.И., Павлик В.Я. Расчет силовых полупроводниковых приборов. Под ред. Кузьмина В.А. М.: Энергия, 1980. - 184 с.

7. Юрков С.Н. Исследование физических процессов в кремниевых многослойных структурах, разработка математических моделей и пакета программ для автоматизации проектирования силовыхтиристоров. Диссканд.техн.наук. - Москва, ВЭИ им.1. В.И.Ленина, 1982.

8. Shockley W., Sparks М., Teal G.K. Junction transistors. -Physical Ееview, 1952, v. 83, N 6, p. 151-167.

9. Moll J.L., Tanenbaum M., Goldey J.M., Holonyak N. P-n-p-n junction transistors switches. Proc. of the IEE, 1965» v. 44, N 9, p. 1174-1182.

10. Лебедев А.А., Уваров А.И. Включение симметричной р-п-р-п-структуры при учете зависимости коэффициентов усиления от тока. Радиотехника и электроника, 1967,с.12, №5,с.895-903.

11. Лебедев А.А., Попова М.В., Уваров А.И., Челноков В.Е. Исследование процесса накопления заряда при включении тиристоров. Радиотехника и электроника, 1967, с.12, № 10, с. 1803-1807.

12. Уваров А.И. Критический заряд включения тиристора. В сб.: Физика электронно-дырочных переходов и полупроводниковых приборов. Л.: Наука, 1969, с. I5I-I6I.

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

14. Аязян Р.Э., Горбатюк А.В., Паламарчук А.И. Условие включения р-п-р-п-структуры при различных распределениях начального заряда вдоль баз. Радиотехника и электроника, 1978, т. 23, № 5, с. I039-1045.

15. Тогатов В.В. Условие включения р-п-р-п-структуры с варизон-ными базами в нестационарном режиме. ФТП, 1980, т.14,10, с. 2007-2014.

16. Гущина Н.А. Расчет процесса включения р-п-р-п-структуры с учетом сопротивления растекания баз. ФТП, 1972, т. 6,5, с. 843-852.

17. Горбатюк А.В. Эффективность избыточного заряда при включении р-п-р-п-структур в неодномерном приближении. ФТП, 1980, т.14, № 7, с. 1364-1370.

18. Горбатюк А.В. Исследование неодномерных нестационарных процессов в многослойных полупроводниковых структурах. Дис. канд.физ.-мат.наук. Л., ФТИ, им. А.Ф.Иоффе, 1980.

19. McDuffie G-.E. , Chadwell W.L. Dynamic switching Properties of 4-layer diodes. IEEE Trans. Commun. and Electron., 1960, v. 47, p. 50-55.

20. Кузьмин В.А., Бражников В.A. 0 динамических свойствах приборов типа р-п-р-п-. Радиотехника и электроника, 1963, т.8, № 7, с. II93-II98.

21. Somos I. Switching characteristic of silicon power controlled rectifiers. IEEE Trans. Commun. und Electron., 1964, CE-83, N 75, p. 861-871.

22. Anwander E. Das Spannungs verhalten des Thyristors. -Brown Boveri Mitteilungen, 1966, N 10, 607-612.

23. Джентри Ф., Гутцвиллер Ф., Голоньяк Н., фон Застров Э. Управляемые полупроводниковые вентили. Пер.под ред. 1учкеви-ча В.М. М.: Мир, 1967. - 456 с.

24. Ваширов A.M., Бурханов Ш.Д., Гаршенин В.В., Горохов В.А., Родов В.И. 0 включении тиристоров при помощи эффекта dU/dt.-Радиотехника и электроника, 1969, т.14, № 2, с. 374-375.

25. Белов А.Ф., Волле В.Н., Воронков В.Б., Грехов И.В. К вопросу о переключении тиристоров эффектом dU/dt . Радиотехника и электроника, 1971, т.16, № 9, с. 1736-1738.

26. Дерменжи П.Г., Евсеев Ю.А., Конюхов А.В. Эффект dU/dt в реальных р-п-р-п-структурах. Радиотехника и электроника, 1972, т.17, № II, с. 2374-2378.

27. Кузьмин В.А. Теория эффекта dU/dt в тиристорах. В сб.: Физика электронно-дырочных переходов и полупроводниковых приборов. Л.: Наука, 1969, с. I06-II2.

28. Тогатов В.В. Методы теоретического и экспериментального исследования процесса восстановления р-п-р-п-структуры. Дис. . канд.техн.наук. - Л., ЛИТМ0, 1971.

29. Тогатов В.В. О включении тиристоров "эффектом dv/dt ".- Elektrotechnickjf ffasopis, Bratislava, 1975, 26, N 9, S. 675-685.

30. Воронин К.Д., Дерменжи П.Г. Взаимосвязь стойкости р-п-р-п-структур к эффекту du/dt с их параметрами и величиной предварительного смещения прямой или обратной полярности.- Радиотехника и электроника, 1973, т.18, № 10, с.2123-2132.

31. Воронин К.Д., Дерменжи П.Г., Якивчик Н.И. Стойкость к эффекту du/dt и время выключения р-п-р-п-структур с обоими зашунтированными эмиттерами. Электротехническая промышленность. Преобразовательная техника,1974, № 7(54),с.3-5.

32. Misawa Т. Turn-on transient of p-n-p-n triode. J.Electronics and Control, 1959, v. 7, p. 523-533.

33. Лебедев А.А., Уваров А.И., Челноков B.E. Переходная характеристика р-п-р-п-структуры. Радиотехника и электроника, 1966, т. II, № 8, с. 1458-1466.

34. Лебедев А.А. Исследование физических процессов полупроводниковых структур типа р-п-р-п. Автореф. Дис. канд. физ.-мат.наук. - Л., ФТИ им. А.Ф. Иоффе, 1967.

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

36. Челноков В.Е., Евсеев Ю.А. Физические основы работы силовых полупроводниковых приборов. М.: Энергия, 1973,- 280 с.

37. Кузьмин В.А., Першенков B.C. О переходном процессе включения тиристора. Радиотехника и электроника, 1967, т.12,1. I, с. 70-75.

38. Лебедев А.А., Уваров А.И., Челноков В.Е. Влияние электрического поля на переходные процессы в р-п-р-п-с тру ктурах.-Радиотехника и электроника, 1967, т.12, № 8, с.1461-1468.

39. Лебедев А.А., Уваров А.И. О длительности регенеративного этапа включения тиристоров. Радиотехника и электроника, 1971, т.16, с. I9I2-I9I6.

40. Лебедев А.А., Уваров А.И. К теории процесса включения р-п-р-п-структуры. ФТП, 1967, т.1, № 2, с. 2II-2I6.

41. Aldrich. E.W., Holonyak N. Multiterminal p-n-p-n-switches. -Proc. IEE, 1958, v. 46, N 6, p. 1236-1239.

42. Гомонова А.И., Капцов Л.Н. Переходный процесс включения тиристора. Изв. вузов. Радиотехника, 1965, т.8, с.171-180.

43. Кардо-Сысоев А.Ф., Шуман В.В. Исследование процесса включения тиристоров при больших токах и напряжениях. Радиотехника и электроника, 1970, т.15, № I, с. 162-165.

44. Дерменжи П.Г., Евсеев Ю.А. О механизме аномально-быстрого включения р-п-р-п-структур. Радиотехника и электроника, 1970, т.15, № 9, с.1945-1951.

45. Грехов И.В., Сергеев В.Г. О распространении включенного состояния в р-п-р-п-структуре. ФТП, 1970, т.4, № 7, с. 1397-1399.

46. Грехов И.В., Левинштейн М.Е., Сергеев В.Г. Исследование распространения включенного состояния вдоль р-п-р-п-струк-туры. ФТП, 1970, т.4, № II, с.2149-2156.

47. Грехов И.В., Кардо-Сысоев А.Ф., Левинштейн М.Е.,Сергеев В.Г. К вопросу о включении тиристора. ФТП, 1971, т.5, № I,с.180-183.

48. Кардо-Сысоев А.Ф. Распределение потенциала в р-п-р-п-струк-турах во время переходного процесса включения. ФТП, 1971, т. 5, № 12, с. 2333-2335.

49. Кузьмин В.А., Павлик В.Я. и др. Включение р-п-р-п-структуры при большой плотности тока. Радиотехника и электроника, 1973, т.18, № I, с. 158-165.

50. Кузьмин В.А., Павлик В.Я., Шуман В.Б. 0 максимальной скорости включения р-п-р-п-структур. Радиотехника и электроника, 1981, т.26, № 6, с. I270-1274.

51. Davies R.L. , Petruzella J. p-n-p-n-charge dynamics. Proc. IEEE, 1967, v. 55, N 8, p. 1318-1330.

52. Молибог Н.П., Родов В.И., Челноков B.E., Якивчик Н.И. 0 влиянии подвижных носителей заряда в коллекторном переходе р-п-р-п-структуры на процесс включения. Радиотехника и электроника, 1971, т. 16, № 6, с. 1039-1046.

53. Кардо-Сысоев А.Ф., Чашников И.Г., Шуман В.Б. Лавинная ин-жекция в тиристорах. ФТП, 1974, т.8, № 6, с. II0I-II05.

54. Гордеев Г.В., Кардо-Сысоев А.Ф., Чашников И.Г. Переходный процесс при лавинной инжекции в трехслойных структурах. -Радиотехника и электроника, 1975, т.20, № 8, с.1704-1709.

55. Грехов И.В., Левинштейн М.Е., Сергеев В.Г. Об однородном включении светом полупроводниковых структур большой площади ФТП, 1974, т.8, № 4, с. 672-678.

56. Грехов И.В., Левинштейн М.Е., Сергеев В.Г. Оценка некоторых новых возможностей быстрого включения р-п-р-п-структур большой площади. ФТП, 1976, т.10, № 2, с. 345-349.

57. Adler M.S., Temple V.A.K. Thy dynamics of the thyristor turn-on process. IEEE Trans. Electron Devices, 1980, ED-27, N 2, p. 483-492.

58. Гомонова А.И., Логинов А.С., Сенаторов К.Я. Исследование переходных процессов в четырехслойных полупроводниковых приборах при большом сигнале. Вестник Моск.гос.ун-та, 1965, сер.З, 1965, т.1, с. 47-54.

59. Лебедев А.А., Уваров А.И., Челноков В.Е. Установление стационарного состояния при включении р-п-р-п-структуры. -Радиотехника и электроника, 1967, т.12, № 4, с.677-685.

60. Кузьмин В.А., Першенков B.C. Этап модуляции проводимости базовых областей тиристора при включении. Радиотехника и электроника, 1968, т.13, № 9, с. 1654-1662.

61. Тогатов В.В., Уваров А.И. Установление стационарного состояния при включении р-п-р-п-структуры в условиях высокого уровня инжекции в обеих базах. Радиотехника и электроника, 1971, т.16, № 6, с. I047-1057.

62. Тогатов В.В. Исследование поведения носителей в базовых областях р-п-р-п-структуры после смещения коллекторного перехода в прямом направлении. Радиотехника и электроника, 1974, т.19, № I, с. I36-I4I.

63. Mapham N. Overcoming turn-on effects in silicon controlled rectifiers. Electronics, 1962, v. 35, N 17, p. 50-54.

64. Mapham N. The rating of silicon-controlled rectifiers when switching into high currents. IEEE Trans. Communication and Electronics, 1964, v. 83, N 9, p. 515-519.

65. Dodson W.H., Longini B.L. Probed determination of turn-on spread of large area thyristors. IEEE Trans. Electron Devices, 1966, v. ED-13, N 5, p. 478-484.

66. Dodson W.H., Longini B.L. Skip Turn-on thyristors. IEEE Trans. Electron Devices, 1966, v. ED-13, N 7, p. 598-604.

67. Gerlach W. Untersuchungen Uber den Einschaltvorgang des Leistungsthyristors. Telefunken Zeitung, 1966, Bd. 39, N 3-4, S. 301-318.

68. Ikeda S., Araki T. The di/dt capability of thyristors. -Proc. IEEE, 1967, v. 55, N 8, p. 1301-1307.

69. Бурцев Э.Ф., Грехов И.В., Крюкова Н.Н., Сергеев В.Г. Исследование процесса включения р-п-р-п-структуры с помощью регистрации рекомбинационного излучения. ФТП, 1969, т.З,1. II, с. I638-1645.

70. Somos J., Piccone D.E. Plasma spread in high-power thyristors under dynamic and static conditions. IEEE Trans. Electron Devices, 1970, v. ED-17, N 9, p. 680-687.

71. Дерменжи П.Г., Евсеев Ю.А. К вопросу о включении р-п-р-п-структур большой площади током управления. Радиотехника и электроника, 1970, т.15, № 8, с. 1478-1480.

72. Грехов И.В., Левинштейн М.Е., Сергеев В.Г. 0 механизме распространения включенного состояния в р-п-р-п-структуре. -ФТП, 1972, т.6, № 9, с. I829-I83I.

73. Молибог Н.П., Невзоров А.Н., Злобин В.А., Седов Н.Н., Челноков В.Е., Якивчик Н.И. Неодномерные процессы в р-п-р-п-структуре при включении током управления. Радиотехника и электроника, 1973, т.18, № 3, с. 605-616.

74. Yamasaki Н. Experimental observation of the lateral plasma propagation in a thyristor. IEEE Trans. Electron Devices, 1975, v. ED-22, p. 65-70.

75. Longini R.L., Melngailis J. Gated turn-on of four layer switch. IEEE Trans. Electron Devices, 1963, v. ED-13, N 3, p. 178-185.

76. Ruhl H.J. Spreading velocity of the active area "boundary in a thyristor. IEEE Trans. Electron Devices, 1970, ED-17, p. 672-681.

77. Bergman G.D. The gate-triggered turn-on process in thyristors. Solid State Electronics, 1965, v. 8, p. 757-765.

78. Грехов И.В., Левинштейн М.Е., Уваров А.И. Простая модель распространения включенного состояния вдоль р-п-р-п-структуры. ФТП, 1971, т.5, № б, с. IIII-III5.

79. Дерменжи П.Г. Исследование неодномерных физических процессов при включении р-п-р-п-структур большой площади по управляющему электроду. Дис. . канд.физ.-мат.наук, М., ВЭИ им. В.И.Ленина, 1971.

80. Дерменжи П.Г., Евсеев Ю.А. Распространение включенного состояния в р-п-р-п-структурах.- ФТП,1973, т.7, № 2,с.360-364.

81. Дьяконов М.И., Левинштейн М.Е. Теория распространения включенного состояния при наличии тока управления. ФТП, 1978, т.12, № 8, с. I674-1679.

82. Левинштейн М.Е., Симин Г.С. К теории распространения включенного состояния в тиристоре. ФТП, 1978, т.12, № II, с. 2160-2167.

83. Грехов И.В., Крюкова Н.Н. 0 включении тиристора с поперечным полем в эмиттере. ФТП, 1969, т.З, с. 221-225.

84. Ашкинази Г.А., румма К.Я. К вопросу формирования начальной области включения в тиристорных структурах большой площади.-ФТП, 1976, т.10, Ш 3, с. 615-616.

85. Ашкинази Г.А., Ковров A.M., Кузьмин В.Л., румма К.Я., Fy-хамкин В.М. Экспериментальные исследования включения тирис-' торов с регенеративным управлением. Радиотехника и электроника, 1976, т.21, № 4, с. 907-912.

86. Adler M.S. Details of plasma spreading process in thyris-tors. IEEE Trans. Electron Devices, 1980, v. ED-27 , N 2, p. 495-504.

87. Ашкинази Г.A. Электро- и теплофизические процессы в силовых высокочастотных, быстродействующих и имцульсных полупроводниковых приборах и их разработка. Дис.докт.техн.наук. - Л., ФТИ игл. А.Ф.Иоффе, 1979.

88. Askinazi G. , Rumma К., Rabkin P. Investigation of interrelations of load and gate triggering characteristics and parameters for high speed power thyristors. Reports of 3rd Power Electronics Conference, Budapest, 1977.

89. Ковров А., Ррша К., Бухамкин В. Динамика образования начальной области включения в мощных тиристорах. Известия АН ЭССР, серия физика-математика, 1981, т.30, № I,с.47-51.

90. Рабинерсон А.А., Ашкинази Г.А.Режимы нагрузки силовых полупроводниковых приборов. М.: Энергия, 1976. - 296 с.

91. Somos I., Piccone D.E. Behavior of thyristors under transient conditions. Proc. IEEE, 1967, v.55, N 8, p. 1306-1311.

92. Saegusa M., Tanaka H., Masuda K. The di/dt rating of thyristors. Elec. Commun. Lab. Tech. J., 1967, v.16, p. 45-47.

93. Lundstrom I. Temperature rise in thyristors during turn-on. -Int. J. Electronics, 1967, v. 23, p. 69-83.

94. Ikeda S. , Tsuda S., Waki J. The current pulse ratings of thyristors. IEEE Trans. Electron. Devices, 1970, v. ED-17, p. 690-695.

95. Somos I.L. Current conditions for meaningful di/dt test. -В кн.: Тезисы докладов на Всемирном электротехническом конгрессе (г.Москва 21-25 июня,1977г.) М.,1977, доклад № 50.

96. Кузьмин В.А., Сенаторов К.Я. Четырехслойные полупроводниковые приборы. М.: Энергия, 1967.

97. Baker А.И., Goldey J.M., Boss I.M., Recovery time of p-n-p-n diodes. Wescon Convent Rec., 1959, v.3, H 3, p. 43-48.

98. Dyer R.E., Houghton G.H. Turn-off time characterization and measurement of silicon controlled rectifiers. Direct Current, 1962, v.7, N 6, p. 158-165.

99. Melehy M.A. Minimum time for turn-off in four-layer diodes. Proc. IRE, 1961, v. 49, p. 1424-1432.

100. Кузьмин В.А., Мочалкина O.P. Об одном методе уменьшения времени выключения в полупроводниковых приборах р-п-р-п-.- Радиотехника и электроника, 1963, т.8, № 7, с.1279-1281.

101. Кузьмин В.А. 0 времени выключения приборов со структурой р-п-р-п-. Радиотехника и электроника, 1964, т. 9, № 8, с. I4I0-I4I3.

102. Горохов В.А., Щедрин М.Б. Тиристоры в имгульсных схемах.- М.: Сов. радио, 1972.

103. Лебедев А.А., Уваров А.И. Постоянная времени рассасывания заряда в р-п-р-п-структуре при выключении ее под действием обратного анодного напряжения. Радиотехника и электроника, 1967, т.12, № 4, с. 686-692.

104. Лебедев А.А., Уваров А.И. Об одной возможности повышения частотных свойств тиристоров. ФТП, 1967, т.1, № 2, с. 463-464.

105. Тогатов В.В. Исследование процесса восстановления р-п-р-п-структуры. Радиотехника и электроника, 1972, т.17, № 3, с. 587-591.

106. Тогатов В.В. К теории процесса выключения р-п-р-п-структу-ры. Радиотехника и электроника, 1973, т.18, № I,с.166-170.

107. Воронин К.Д., Дерменжи П.Г. Зависимость времени выключения р-п-р-п-структур от их параметров и режимов измерения. -Радиотехника и электроника,1973,т.18, № II,с. 2364-2373.

108. Грехов И.В., Костина Л.С., Сергеев В.Г. 0 новой возможности уменьшения времени выключения высоковольтных р-п-р-п-структур. ФТП, 1971, т.5, № 7, с. I408-I4I4.

109. НО. Горбатюк А.В., Уваров А.И. Выключение тиристоров с зонами повышенной рекомбинации при высоком уровне инжекции. Радиотехника и электроника, 1976, т.21, № 7, с. 1502-1506.

110. Горбатюк А.В., Уваров А.И. Неоднородное рассасывание избыточного заряда в широкой базе тиристоров с зонами повышенной рекомбинации при выключении. Радиотехника и электроника, 1977, т.22, № 8, с. 1755-1758.

111. Горбатюк А.В., Уваров А.И. Влияние сопротивления растекания тонкой базы на быстродействие тиристоров с зонами повышенной рекомбинации при выключении. Электронная техника, серия 4, 1979, № 3(72), с. 57-62.

112. Горбатюк А.В. Усиление эффекта тангенциального рассасывания заряда в тиристорах с зонами повышенной рекомбинации. Электронная техника, серия 4, 1979, № 3(72), с. 63-66.

113. Грехов И.В., Костина Л.С., Отблеск А.Е. Процесс выключения р-п-р-п-структуры при высоком уровне инжекции в базовых областях. ФТП, 1970, т.4, № 12, с. 2322-2330.

114. Грехов И.В., Костина Л.С., Лебедев А.А. 0 восстановлении запирающей способности эмиттерных переходов при выключении р-п-р-п-структуры. ФТП, 1971, т.5, № 4, с. 767-771.

115. Грехов И.В., Костина Л.С., Лебедев А.А. Процесс выключения р-п-р-п-структур при высоком уровне инжекции в базовых слоях. Радиотехника и электроника,1972, т.17, № 4,с. 852-856.

116. Benda Н., Spenke Е. Reverse recovery processes in silicon power rectifiers. Eroc. IEEE, 1967, v. 55, N 8, p. 1331-1354.

117. Raderecht P.S. The development of a gate-assisted turn-off thyristor for use in high frequency applications. Int.J. Electronics, 1974, v. 36, H 3, p. 399-416.

118. Schlegel E.S. Gate-assisted turn-off thyristors. IEEE Trans. Electron Devices, 1976, v. ED-23, p. 888-893.

119. Булатов О.Г., Одынь С.В. Двухоперационные тиристоры с комбинированной коммутацией в режиме больших анодных токов. Электротехническая промышленность. Преобразовательная техника, 1976, № 7(78), с. 3-5.

120. Аязян Р.Э., Булатов О.Г., Грехов И.В., Лабунцов В.А., Линийчук И.А., Одынь С.В., Паламарчук А.И., Шендерей С.В. Быстродействующий прибор ключевого типа комбинированно-выключаемый тиристор. - Электричество, 1977,№ 10,с.82-84.

121. Аязян Р.Э., Грехов И.В., Линийчук И.А., Паламарчук А.И., Шендерей С.В. 0 физических процессах в р-п-р-п-структуре при комбинированном выключении. Радиотехника и электроника, 1978, т.23, № 8, с. 1692-1698.

122. Грехов И.В., Горбатюк А.В., Костина Л.С. 0 возможности повышения быстродействия мощных тиристоров при выключении.-Радиотехника и электроника, 1979, т.24, № 3, с.606-614.

123. Дерменжи П.Г. Переходный процесс в тиристорах при их выключении комбинированным способом. Радиотехника и электроника, 1983, т.28, № I, с. 173-180.

124. Еремин С.А., Мокеев O.K., Носов Ю.Р. Полупроводниковые диоды с накоплением заряда и их применение. М.: Советское радио, 1966. - 152 с.

125. Тхорик Ю.А. Переходные процессы в импульсных полупроводниковых диодах. Киев: Техника, 1966. - 244 с.

126. Носов Ю.Р. Физические основы работы полупроводникового диода в импульсном режиме. М.: Наука, 1968.

127. Ламперт М., Марк П. Инжекционные токи в твердых телах. Пер.под ред. Рывкина С.М. М.: Мир, 1973.

128. Адирович Э.И., Карагеоргий-Алкалаев П.М., Лейдерман А.Ю. Токи двойной инжекции в полупроводниках. М.: Советское радио, 1978.

129. Стафеев В.И. Влияние сопротивления толщи полупроводника на вид вольтамперной характеристики диода. ЖТФ, 1958, т. 28, № 8, с. I63I-I64I.

130. Алферов Ж.И. 0 возможности создания выпрямителя на сверхвысокие плотности тока на основе p-i -п (р-п-п+, п-р-р+)-структуры с гетеропереходами. ФТП, 1967, т.1, № 2, с. 436-464.

131. Алферов Ж.И. Полупроводниковые гетероструктуры. Автореф. Дис. .докт.физ.-мат.наук. - Л., ФТИ им. А.Ф.Иоффе, 1970.

132. Алферов Ж.И., Андреев В.М., Корольков В.И., Никитин В.Г., Яковенко А.А. Р-п-р-п-структуры на основе GaAs и твердых растворов Ga1-xAlxAs . ФТП, 1970, т.4, № 3, с. 578-581.

133. Алферов Ж.И., Корольков В.И., Никитин В.Г.,Степанова М.И., Третьяков Д.Н. Мощные быстродействующие диоды на основе GaAs. Письма в ЖТФ, 1976, т.2, № 5, с. 201-204.

134. Корольков В.И., Никитин В.Г., Рахимов Н.Р. Тиристор на основе гетероструктур GaAs Al„Ga, As . Письма в ЖТФ,1. A I ""Л1976, т.2, № 20, с. 941-942.

135. Ашкинази Г.А., Золотаревский Л .Я., Рабкин П.Б., Тимофеев В.Н. и др. Силовые высокотемпературные высокочастотные приборы на основе арсенида галлия. Ученые записки Тартуского ун-та, вып. 466. - Тарту, 1978, с. I59-I6I.

136. Ашкинази Г.А., Корольков В.И., Челноков В.Е. Силовые полупроводниковые приборы на основе новых материалов. Материалы У Всесоюзн.коорд.совещ.секции "Полупроводниковые ге-тероструктуры" АН СССР. - Таллин, 1979, с.5-15.

137. Диакоцу И.И., Жиляев Ю.В., Негрескул В.В. Арсенид-галлие-вые силовые диоды, полученные газовой эпитаксией. Материалы У Всесоюзн.коорд.совещ.секции "Полупроводниковые ге-тероструктуры" АН СССР. - Таллин, 1979, с.20-24.

138. Корольков В.И., Рахимов Н. Тиристоры на основе гетеропереходов в системе GaAs -AlAs . Материалы У Всесоюзн. коорд. совещ.секции "Полупроводниковые гетероструктуры"

139. АН СССР. Таллин, 1979, с. 25-29.

140. Ашкинази Г.А., Золотаревский Л.Я., Рабкин П.Б.,Хамелис Я.Ш. Напряжение отсечки p+-N-N- структур с варизонной N -базой. ФТП, 1976, т.10, № 2, с. 286-292.

141. Милне А., Фойхт. Гетеропереходы и переходы металл-полупроводник. Пер.под ред. Вавилова B.C. М.: Мир, 1975.-432 с.

142. Ашкинази Г.А., Рабкин П.Б. Инжекционные свойства изотипных гетеропереходов. Ученые записки Тартуского гос.ун-та, вып.466. - Тарту, 1978, с. 124-133.

143. Корольков В.И., Коничева И.М., Юферев B.C., Яковенко А.А. Прямая ветвь вольтамперной характеристики высоковольтных диодов на основе прямых широкозонных материалов. ФТП, 1978, т.12, № 6, с. II49-II53.

144. Алферов Ж.Й., Корольков В.И., Коничева И.М., Юферев B.C., Яковенко А.А. Эффективное управление модуляцией проводимости базовой области арсенид-галлиевых p+-nQ-n+ структур. ФТП, 1979, т.13, № 2, с. 271-280.

145. Корольков В.И., Романова Е.П., Юферев B.C., Яковенко А.А. Силовые диоды на основе гетеропереходов с базовой областью, модулируемой рекомбинационным излучением. ФТП, 1980,т.14, № 9, с. I689-1693.

146. Ашкинази Г.А., Золотаревский Л.Я., Рабкин П.В., Тимофеев В.Н. и др. Электрофизические параметры р+-п-п+-структур на основе арсенида галлия. Ученые записки Тартуского гос.ун-та, вып.466. - Тарту, 1978, с. 134-144.

147. Алферов Ж.И., Ашкинази Г.А., Корольков В.И., Падьюс А.Л., Тимофеев В.Н., Челноков В.Е., Шумилин В.Н. Модуляция проводимости слаболегированной N области p+-N-N+- структур на основе прямозонных полупроводников. - ФТП, 1978,т.12, № 7, с. I336-I34I.

148. Ашкинази Г.А., Киви У.М., Тимофеев В.Н. 0 влиянии фотонной генерации на ПВ ВАХ арсенид-галлиевых р+-п-п+-структур. -ФТП, 1982, т.16, № 3, с. 493-495.

149. Velmre Е. , Freidin В., Udal A. Numerical analysis of the on-state of diode structures based on direct-gap semiconductors. Physica Scripta, 1981, v.24, p. 468-471.

150. Bumke W.P. Spontaneous radiative recombination in semiconductors. Phys. Rev., 1957, v.105, N 1, p. 139-144.- 2П

151. Kuriyama Т., Kamiya Т., Yanai Н. Effect of photon recycling on diffusion length and interval quantum efficiency in

152. A1 Ga, As-GaAs heterostructures. Jap. J. Appl. Phys.,1. A I ""л1977, v. 16, p. 465-477.

153. Mettler K. Effect of reabsorbed recombination radiation on luminescence and photoconductivity in semi-infinite direct-gap semiconductor. Phys. Stat. Sol. (a), 1978, v. 49,p. 163-168.

154. Ашкинази Г.А., Тогатов В.В. Анализ переходных процессов в р+-п-п+-гетерострук1уре с варизонной базой. ФТП, 1979, т.13, № 8, с. I475-I48I.

155. Ашкинази Г.А., Тогатов В.В. Включение р-п-р-п-структуры с варизонными базовыми областями. ФТП, 1980, т.14, № 7, с. 1259-1265.

156. Тогатов В.В. Анализ процесса переключения р+-п-п+-стргук|1у-ры с варизонной базой. Радиотехника и электроника, 1981, т.26, № 4, с. 810-816.

157. Houston D.E. , Adler M.S., Wolley E.D. Measurement and analysis of carrier distribution and lifetime in fast switching power rectifiers. IEEE Trans. Electron Devices, 1980, v. ED-27, II 7, p. 1217-1222.

158. Велмре Э.Э., Фрейдин Б.П. Численное моделирование переходных процессов в арсенид-галлиевых диодных структурах. -Известия вузов СССР. Радиоэлектроника, 1983, т.26, № 6,с. 93-95.

159. Носов Ю.Р., Петросянц К.О., Шилин В.А. Математические модели элементов интегральной схемотехники. М.: Советское радио, 1976, 304 с.

160. Дёч Г. Руководство к практическому применению преобразований Лапласа. М.: Наука, 1965. - 288 с.

161. Беллман P., Калаба Р. Квазилинеаризация и нелинейные краевые задачи. М.: Мир, 1968, - 184 с.

162. Тогатов В.В. К нелинейной теории переходных процессов в диодах и тиристорах. Elektrotechnick^ Sasopis, Bratislava, 1974, 25, IT 7, S. 483-497.

163. Тогатов В.В. Расчет процесса включения в квазилинейной модели р-п-р-п-структуры. Радиотехника и электроника, 1977, т.22, №5, с. 1030-1037.

164. Kokosa P.A. The potential and carrier distributions of a p-n-p-n device in the on-state. Proc. IEEE, 1967, v. 55, N 8, p. 1389-1400.

165. Ашкинази Г., Золотаревский JI., Кузьмин В., Г^мма К., Хамелис Я. Распределение носителей в структуре реального диода и определение их времен жизни в сильнолегированных областях. Известия АН ЭССР, физика-математика, 1976, т. 25, № 3, с. 299-309.

166. Кузьмин В.А., Мнацаканов Т.Т., Шуман В.Б. 0 влиянии электрон-дырочного рассеяния на вольт-амперную характеристик кремниевых многослойных структур при большой плотности тока. Письма в ЖТФ, 1980, т.6, № II, с. 689-693.

167. Scharfetter D.L. , Gummel H.K. Large signal analysis of a silicon Read diode oscilator. IEEE Trans. Electron Devices, 1969, v. ED-16, N 1, p. 64-77.

168. Caughey D.M., Thomas R.E. Carrier mobilities in silicon empirically related to doping and field. Troc. IEEE, 1967, v. 55, N 12, p. 2192-2193.

169. Fletcher N.H. The high current limit for semiconductor junction devices. Proc. IRE, 1957, v.45, N 6, p.862-872.

170. Математическая энциклопедия. Гл.ред. Виноградов И.М. М.: Советская энциклопедия, 1977, т.1, с. 752-753.

171. Григорьев Б.И., Тогатов В.В. Измерение времени жизни неосновных носителей заряда в базовых областях диодных и тиристорных структур при больших плотностях токов. Радиотехника и электроника, 1980, т.25, № 5, с. I063-I07I.

172. Грехов И.В., Линийчук И.А. Тиристоры, выключаемые током управления. Л.: Энергоиздат, 1982, 96 с.

173. Сакс П.Г., Тарма М.Я. 0 динамических параметрах разрабатываемых комбинированно-выключаемых тиристоров. В кн.: Полупроводниковые приборы. - Таллин: Валгус,1982,с.I07-II0.

174. Hall R.N. Recombination processes in semiconductor. -Proc. IEEE, 1959, v. ВЮ6, Suppl. 17, p. 923.

175. Varshni Y.P. Band-to-band radiative recombination in groups IV, VI and III-V semiconductors (I). Phys. Stat. Solidi, 1967, v. 19, p. 459-514.

176. Ашкинази Г.А. Распределение инжектированных носителей и прямая ветвь вольтамперной характеристики р+- n- n+ -гете-роструктур с варизонной базой. Известия АН ЭССР, физика-математика, 1979, т.28, № 2, с. I24-I3I.

177. Ашкинази Г.А., Киви У.М., Тимофеев В.Н. Эффективное время жизни ННЗ в слаболегированной и -области арсенид-галлие-вых F^-N -N+ -структур. ФТП, 1981, т.15, № 4, с.718-722.

178. России В.В. Исследование эффекта переизлучения в структурах из GaAs с высоким внутренним квантовым выходом излучательной рекомбинации. Автореф. Дис. . канд.физ.-мат. наук. - Л. ЛПИ, 1983. - 140 с.