Cтраница 4
Помимо этого допущения в [33] рассмотрен случай, когда в процессе расширения проводящей области внешним источником поддерживается постоянная плотность тока. Это условие, по-видимому, не выполняется в реальных режимах работы тиристоров и, может быть, не реализуется вообще. Зависимость v ( I), полученная в [33], соответствует экспериментальным работам, в частности [20, 27], а значения скорости, получающиеся по формулам, несколько выше ( примерно в 3 раза), чем экспериментальные. Не учитывая электрических полей в слоях структуры, видимо, трудно хорошо описать процесс распространения включенного состояния. Необходим также и корректный учет того, что электронно-дырочная плазма распространяется не просто в полупроводнике, а в среде с четырехслойной структурой. [46]
Различают два механизма распространения включенного состояния по площади тиристора: диффузионный и дрейфовый. Как следует из самих названий, эти механизмы отличаются друг от друга способом переноса основных носителей в базовых слоях из включенной области в соседние невключенные участки тиристора. Если перенос осуществляется преимущественно за счет диффузии основных носителей заряда, то говорят, что преобладает диффузионный механизм распространения включенного состояния. Если же перенос основных носителей осуществляется преимущественно за счет дрейфа, то говорят, что преобладает дрейфовый механизм распространения включенного состояния. [47]
Явление распространения включенного состояния, заключается в том, что При отпирании тиристора плотность тока оказывается существенно различной в разных участках площади структуры. Первоначально отпирается участок катода диаметром 200 - 300 мкм вблизи места присоединения управляющего электрода. Далее включенное состояние распространяется по остальной площади катода со скоростью около 0 05 - 0 1 мм / мкс. Причина явления состоит в неравномерной инжекции эмиттера вследствие падения напряжения вдоль эмиттерного перехода при протекании управляющего тока по базовой области. Распространение включенного состояния связано с диффузией инжектированных носителей заряда. Поэтому неравномерность распределения тока не существенна, если поперечные размеры катода малы ( менее 300 мкм) и в течение времени включения носители заряда заведомо успевают продиффундировать по всей площади катода. Чрезмерная локализация тока в момент отпирания тиристора может привести к отказу прибора вследствие разрушения ( выгорания) кристалла. В ТУ или справочных данных указывается максимальное значение ( dijdt) макс - скорости нарастания анодного тока, при которой допустима надежная работа тиристора. [48]
За окончание этапа принимается момент, начиная с которого ток через тиристор определяется уже внешней цепью. Затем начинается установление стационарного состояния, в течение которого происходит сравнительно медленное уменьшение напряжения на структуре до установившегося значе-ия. В течение этого этапа происходит модуляция проводимости базовых слоев и распространение включенного состояния по площади структуры. Дело в том, что яри подаче импульса тока в цепь АС ( см. рис. 6) благодаря довольно большому сопротивлению базы pi инжектирует не вся площадь емиттера /, а лишь небольшая ее часть 4, прилегающая к электроду управления. Именно в этом месте я происходит процесс включения, а затем благодаря диффузии носителей из включенной области в соседние происходит распространение включенного состояния на - всю площадь структуры в направлении, показанном стрелкой. [49]
Площадь области первоначального включения тиристора не остается постоянной во времени. В период резкого спада анодного напряжения она может несколько уменьшаться из-за выключения отдельных ее участков. Однако в общем случае площадь области первоначального включения увеличивается в зависимости от времени. При этом наиболее интенсивно площадь области первоначального включения увеличивается в начальный период после резкого спада анодного напряжения. С течением времени область первоначального включения, расши ряясь, охватывает всю площадь тиристора. Этот процесс принято называть процессом распространения включенного состояния по площади тиристора. [50]
Наиболее распространенным в настоящее время является метод регистрации рекомбинационного излучения, описанный в § 1.7. При этом методе также могут быть использованы специально изготовленные образцы, как и при зондовом методе. Можно говорить, что в этом случае металлический зонд заменяется оптическим. Однако более удобно измерять скорость распространения включенного состояния методом регистрации рекомбинационного излучения со стороны катодной поверхности тиристора. Для этого катодную поверхность тиристора на отдельных малых участках круглой формы оставляют неметаллизированной. Эти участки подобно островкам могут быть равномерно распределены по всей площади тиристора. При включении тиристора на заданном участке появляется рекомбинационное излучение, которое и фиксируется. Зная расстояние между различными неметаллизированными участками катодной поверхности и фиксируя моменты времени, соответствующие включению тиристора на этих участках, можно рассчитать скорость распространения включенного состояния. [51]