| Название: | Исследование и моделирование новых механизмов функционирования и отказов сверхбыстродействующих полупроводниковых переключателей большой мощности |
| Грантодатель: | РФФИ |
| Область знаний: | 08 |
| Научная дисциплина: | 02-202 Полупроводники |
| Ключевые слова: | мощная наносекундная полупроводниковая электроника, диодные обострители, реверсивно-включаемые и лавинно-включаемые динисторы, стримерный пробой, динамическая локализация тока и тепла, имитационное моделирование, область безопасной работы |
| Время действия проекта: | 2013 - 201 |
| Тип: | исследовательский |
| Руководитель(и): | Горбатюк,АВ |
| Подразделения: | |
| Код проекта: | 13-08-00474 |
| Финансирование 2013 г.: | 450000 |
| Исполнители: |
Гусин,ДВ: лаб. мощных полупроводниковых приборов (Векслера,МИ)
Иванов,БВ: None
Кюрегян,АС: None
Симон,ВА : None
|
Мощные полупроводниковые переключатели с наносекундным быстродействием необходимы для совершенствования систем питания широкополосных радиолокаторов, лазерных и плазменных источников ультрафиолетового и рентгеновского излучения, устройств очистки промышленных отходов и стерилизации пищевых продуктов, технологических лазеров и др. Для решения этих задач перспективными могли бы быть предложенные в ФТИ им. Иоффе приборы новых типов: работающий на основе субнаносекундного лавинного пробоя сверхбыстрый обострительный диод (ОЛД), наносекундный лавинно-включаемый динистор (ЛВД) и гигаваттный реверсивно-включаемый динистор (РВД) с однородным по площади переключением тока. Однако применение этих приборов остается под вопросом, т. к. ОЛД и ЛВД плохо воспроизводимы по характеристикам и малонадежны, а РВД в наносекундном диапазоне эффективны только при снижении мощности до единиц МВт. По-видимому, эти отрицательные проявления связаны с критическими локализациями переключаемых инжекционных или лавинных токов, инициируемых, например, положительной (тиристорной) обратной связью в РВД, или дискретностью зародышевых лавин и порождаемых ими множественных стримеров в ОЛД и ЛВД. Пути подавления этих явлений непонятны из-за недостаточной изученности реальной неодномерной физической картины. Тем не менее, уже оценочный учет некоторых 2-мерных эффектов указывает на новые возможности в этом направлении. Так, для РВД при специальном согласовании параметров конструкции и цепи управления время задержки включения можно сократить до единиц нс, что предотвратит локализацию тока и обеспечит увеличение коммутируемой мощности от единиц до десятков МВт. Предварительные оценки показывают, что максимальная коммутируемая мощность ОЛД и ЛВД (до 1 МВт и выше) может достигаться именно в мультистримерных режимах с некоторым оптимальным числом очагов локализации тока, что при установлении механизмов данного эффекта позволит разработать надежно работающие приборы. В настоящем проекте будет выполнено исследование всего комплекса инжекционных и лавинных механизмов переключения тока коммутаторами указанных типов в номинальных и аварийных режимах на основе новых неодномерных моделей, а также путем имитационного моделирования. Т. о., развиваемые в проекте методы смогут в будущем послужить надежным научным базисом при освоении промышленного производства этих приборов и их эксплуатации.
