Высоковольтные полупроводниковые приборы с повышенным быстродействием

• Автор: Гейфман, Евгений Моисеевич
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Саранск
• Количество страниц: 349 с. : ил.

Некоторые обозначения, принятые в работе
ах - уменьшение величины энергии электрона по координате.
Ап (Ч) - полная энергия, выделяющаяся в п-эмиттерном слое при протекании через него тока 1т.
Ь, <1 - коэффициенты, определяющие вклад дивакансий и А-центров в изменение т при электронном облучении, соответственно, с - удельная теплоемкость кремния.
Б* - коэффициент амбиполярной диффузии.
6 т
- критическая скорость нарастания тока в открытом состоя-
V УсгД
НИИ.

- скорость нарастания тока управления.
- максимальная скорость нарастания анодного тока.

Е - энергия протонов или электронов.
Е0 - напряженность электрического поля.
Exj - требуемая энергия электронов в области р-п-перехода,
Е« - энергия коммутационных потерь при включении тиристора.
Е;, ГР1 - функции заполнения центров рекомбинации электронами и дырками.
Е(1) - вероятность отказа тиристора.
Г(1) - плотность распределения наработки до отказа.
§имп - импульсная проводимость.
Ор - полная проводимость участка р-базы.
Е[ - толщина тиристорной структуры.
Ь(Ч) - интенсивность отказов.
1оям - повторяющийся импульсный ток в закрытом состоянии.

1р - прямой ток для диодов.
1рау - максимально допустимый средний прямой ток в открытом состоянии для диодов.
1ом - амплитуда тока управления.
1от - отпирающий постоянный ток управления.
I н - ток удержания.
1Ь - ток включения.
1юш - повторяющийся импульсный обратный ток.
1т - ток в открытом состоянии для тиристоров.
1тау - максимально допустимый средний прямой ток в открытом состоянии для тиристоров.
1ТМ- амплитуда тока в открытом состоянии для тиристора.
- плотность анодного тока, при которой реализуется высокий уровень инжекции в обеих базовых областях тиристорной структуры.
- коэффициент деградации заряда обратного восстановления итого выпрямительного элемента.
кгг - коэффициент формы обратного тока.
к1 - коэффициент деградации времени выключения тиристоров.
кТт - величина коэффициента деградации времени выключения итого
выпрямительного элемента в зависимости от времени облучения при локальном облучении.
кх - коэффициент радиационного повреждения (деградации т).
Ь - диффузионная длина неравновесных носителей заряда.
- эквивалентная паразитная индуктивность нагрузки и тиристора.
1 - длина металлизации управляющего электрода.
Шдд - масса расплавленного кремния.
по, ро - равновесная концентрация свободных электронов и дырок, соответственно.
щ, р! - концентрация свободных электронов и дырок в случае, если

уровень Ферми совпал с уровнем Au.
N - среднее количество включений тиристора до отказа.
Na - концентрация атомов легирующей смеси.
Nah - концентрация А-центров на поверхности.
Na(y) - концентрация акцепторной примеси.
Nau - концентрация центров рекомбинации Au.
Nd - концентрация донорной примеси.
NflB - концентрация дивакансий.
Nk - концентрация К-центров.
Nm - концентрация мелкой примеси.
Nt - концентрация глубоких центров.
Р - мгновенная мощность потерь на тиристоре.
Руэ - периметр управляющего электрода тиристора, q - элементарный заряд.
Qkp - критический заряд включения тиристора.
Qrr - заряд обратного восстановления, г - коэффициент линейной корреляции.
RH - активное сопротивление нагрузки.
R(t) - вероятность безотказной работы.
S0,S - площадь первоначального включения и всего тиристора, соответственно.
Skg - площадь катода тиристора.
ТСА - температура корпуса прибора. tgt - время включения тиристора.
tq - время выключения тиристора.
tf - время спада обратного тока.
trr - время обратного восстановления.
ts - время запаздывания обратного напряжения.
Tj - температура р-п-перехода.

длине пробега протонов в кристалле было аналогичным полученному в [56]: для всех глубоких уровней концентрация соответствующих РД имела четко выраженный максимум в области остановки протонов.
Из данных [58] следует, что в максимальном количестве при протонном облучении 81 вводился РД с глубоким уровнем Ес-0,18 эВ, соответствующим уровню А-центра. Скорость введения А-центра практически не изменялась вблизи облучаемой поверхности на глубине менее 50 мкм и имела максимум (~4-1012 см-3) в области остановки протонов на глубине ~ 100 мкм. При этом концентрация А-центров в максимуме составляла величину ~1013 см-3, а у поверхности ~1012 см-3. Вторым по концентрации РД в облученном 8] являлась дивакансия, которой авторы [58] приписывают уровни Ес-0,23 эВ и Ес-0,29 эВ. Профиль распределения концентрации этих уровней по длине пробега протонов в кремнии полностью повторял профиль концентрации А-центров, однако, значения скоростей введения дивакансий были в 5-7 раз меньше в сравнении с А-центрами.
Минимальную концентрацию из обнаруженных в [58] глубоких уровней РД имеет Еу+0,37 эВ, который, по мнению авторов, соответствует К-центру в 81. Однако скорости введения данного РД в кремний при его протонном облучении не определялись из-за малых значений концентрации данного РД и отсутствия точных значений величин сечения захвата носителей заряда.
Таким образом, данные работы [58] свидетельствуют, что при облучении п-81 протонами в его объем вводятся те же РД, что и в случае гамма, либо электронного облучения кристаллов. При этом основными РД, определяющими время жизни ННЗ, также являются А-центры и дивакансии. Однако, поскольку при протонном облучении скорость введения дивакансий только в 5-7 раз меньше скорости введения А-центров, дивакансии вносят более заметный вклад в процессы генерации и рекомбинации носителей заряда в сравнении со случаем облучения кремниевых приборов Т-квантами и электронами, когда скорость введения А-центров примерно на 2 порядка величины превосходит скорость введения дивакансий.