автореферат диссертации по электронике, 05.27.01, диссертация на тему:Высоковольтные полупроводниковые приборы с повышенным быстродействием

На правах рукописи

РГБ ОД

" з К.Оп ¿ЗУ

Генфман Евгений Моисеевич

ВЫСОКОВОЛЬТНЫЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ПРИБОРЫ С ПОВЫШЕННЫМ БЫСТРОДЕЙСТВИЕМ

а

Специальность: 05.27.01 - Твердотельная электроника, микроэлектроника и

наноэлектроиика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Санкт-Петербург -2000

Работа выполнена в Саранском ОАО «Электровынрямитель»

Официальные оппоненты:

Доктор физико-математических наук, профессор Сейсян Р.П.

Доктор технических паук, профессор Евсеев Ю.Л.

Доктор физико-математических наук, профессор Козловский В.В.

Ведущая организация - Физико-техиический институт им. А.Ф. Иоффе РАН

Защита диссертации состоится » 2000 года в « часов на

заседании диссертационного совета Д 063.36.06 Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета (ЛЭТИ) по адресу: 197376, г, Санкт-Петербург, ул. Проф. Попова, 5.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан «_»_ 2000 г.

Ученый секретарь

ЗА6Ч.5Ч- 011.5,0

диссертационного совета

Мошников В.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.

Силовые полупроводниковые приборы (СПП) являются основной элементной базой силовой преобразовательной техники. Их характеристики определяют эффективность преобразователей, которые применяются во многих областях народного хозяйства - электрифицированном транспорте, в химической и горнодобывающей промышленности, черной и цветной металлургии, самолето- и судостроении, электроэнергетике и в станкостроении и т.д.

До последнего времени отечественным силовым полупроводниковым приборостроением были освоены и серийно производились СПП двух классов:

мощные и сверхмощные высоковольтные СПП с низкими динамическими характеристиками (низкочастотные тиристоры и диоды). Они могут иметь блокирующее напряжение до 6 кВ и более;

СПП с высокими динамическими характеристиками (частотные, быстродействующие), которые, однако, являются относительно низковольтными. Блокирующее напряжение у них не более 2 кВ.

Это деление обусловлено тем, что существует ряд ограничений, которые делают невозможным сочетание в одном классе приборов максимальных значений его основных характеристик - повторяющегося импульсного напряжения в закрытом состоянии (ишш), импульсного напряжения в открытом состоянии (11тм), времени выключения 0Я), заряда обратного восстановления (С?гг) и др. Одни ограничения носят принципиальный характер и связаны с особенностями работы приборов на основе многослойных структур с р-п-переходамм, другие ограничения связаны с техническим уровнем производства (качество исходного кремния, технологическое оснащение и т.д.).

Для многих областей применения, в частности, в железнодорожном транспорте с асинхронными тяговыми двигателями, нужны СПП с блокирующим напряжением 4-6 кВ, которые должны работать на повышенных частотах 100 Гц</<1 кГц при сравнительно небольшой скорости нарастания анодного тока сПт/<11~50 А/мкс.

Предполагалось, что в этом частотном диапазоне можно использовать низкочастотные СПП. Однако, например, в низкочастотных высоковольтных тиристорах из-за низких значений скорости распространения включенного состояния и слабого разветвления управляющего электрода (УЭ) велика длительность процесса включения всей площади прибора (1в). Типичные значения 1п для высоковольтных тиристоров составляют ~ 1 мс, а для приборов большой площади могут составлять ~2-гЗ мс и выше, что совершенно неприемлемо при работе на частоте в сотни Гц. Кроме того, при изготовлении этих приборов практически не производится контролируемое регулирование времени жизни (т) неравновесных носителей заряда (НЮ) в базовых областях, поскольку время выключения не является лимитирующим параметром при работе на промышленной частоте 50 Гц. При работе же на повышенных час-

тотах этот параметр становится принципиально важным, что приводит к необходимости прецизионного контроля т. Кроме того, значительно возрастает доля коммутационных потерь и для их уменьшения необходимо существенно изменить конструкцию прибора.

Использование в указанных режимах существующих частотных и быстродействующих СПП также нецелесообразно. Эти приборы разработаны для диапазона частот 1</<20 кГц, поэтому они сравнительно низковольтны (иэям^2 кВ), а во-вторых, конструкция их управляющего электрода, рассчитанная на работу в области очень больших скоростей нарастания тока, при существенно меньших скоростях нарастания, характерных для диапазона частот 100</<1000 Гц, работаете низкой эффективностью. В связи с этим актуальной становится проблема создания нового класса силовых полупроводниковых приборов - высоковольтных СПП для средних частот, или высоковольтных приборов с повышенным быстродействием (ВППБ), которые позволят решить ряд важных народнохозяйственных задач в области создания нового электроподвижного состава, а также современных высокоэффективных преобразователей для различных отраслей промышленности и энергетики.

Цель работы.

Целью настоящей работы является создание нового класса полупроводниковых приборов - высоковольтных приборов с повышенным быстродействием, разработка технологических методов их изготовления и методов контроля качества приборов в условиях серийного производства.

Научная новизна работы состоит в том, что в ней впервые:

1. Проведены физико-технологические исследования, приведшие к созданию нового класса СПП - высоковольтных приборов с повышенным быстродействием.

2. Установлена степень влияния на время жизни неравновесных носителей заряда рекомбинационных центров, образующихся в ВППБ при их изготовлении в условиях серийного производства, а также определен характер распределения этих центров в объеме полупроводниковой структуры.

3. Определены условия, обеспечивающие получение наилучших сочетаний основных параметров тиристоров при проведения протонного облучения и облучения электронами с энергией, близкой к порогу дефектообразования.

4. Установлены соотношения, описывающие изменение таких параметров СПП, как импульсное напряжение в открытом состоянии для тиристоров и импульсное прямое напряжение для диодов (и), а также заряда обратного восстановления (СМ, при облучении приборов потоком быстрых электронов.

5. Установлены соотношения, позволяющие рассчитать оптимальную дозу для проведения локального облучения области управляющего электрода тиристора с целью снижения времени выключения.

6. Разработаны физические основы проектирования ВППБ, методы управления технологическим процессом изготовления и методы контроля их качества в условиях серийного производства. А именно:

6.1. Получены аналитические соотношения, позволяющие определить площадь первоначального включения (Бо) для тиристорной структуры с УЭ прямоугольной и круглой формы, с учетом смещения металлизации УЭ относительно катодного р-п-перехода.

6.2. Получены аналитические соотношения, устанавливающие связь между величиной Бо и величинами разрушающей энергии потерь, выделяющейся в области первоначального включения тиристора, а также величиной критической скорости нарастания тока в открытом состоянии при которой возможно возникновение эрозии в области УЭ.

7. Научная новизна технических решений, полученных в работе, защищена авторскими свидетельствами и патентами.

Научная и практическая ценность работы:

1. Разработка и освоение серийного производства на ОАО «Электровыпрямитель» ВППБ позволило решить важную народнохозяйственную задачу по обеспечению промышленности и транспорта надежными и высокоэффективными полупроводниковыми приборами для средних частот.

2. Проведены исследования, позволившие определить степень влияния рекомбинационных центров, создаваемых в полупроводниковых структурах ВППБ в условиях серийного производства, на величину и характер распределения времени жизни ННЗ в базовых слоях этих приборов.

3. Разработаны для использования в производстве СПП процессы протонного облучения и облучения электронами с энергией, близкой к порогу дефектообразования, обеспечивающие получение наилучших сочетаний основных параметров тиристоров и диодов.

4. Разработаны и внедрены в производство оптимизированные процессы регулирования величин и и От тиристоров и диодов, обеспечивающие получение этих величин с заданной точностью.

5. Разработан процесс локального облучения области УЭ тиристоров потоком быстрых электронов, обеспечивающий существенное снижение времени выключения тиристоров без ухудшения других параметров.

6. Разработаны и внедрены в производство экспериментальные и расчетные методы для определения величины площади первоначального включения тиристоров.

7. Разработаны экспериментальные и расчетные методы для определения величины критической скорости нарастания тока в открытом состоянии тиристоров.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1. Результаты теоретических и экспериментальных исследований физических процессов в р-п-р-п-структурах, приведшие к созданию нового класса СПП - высоковольтных приборов с повышенным быстродействием, которые способны эффективно работать в преобразователях в области средних частот.

2. Радиационно-технологические режимы, защищенные патентами и авторскими свидетельствами, обеспечивающие получение наилучших сочета-

ний динамических и статических характеристик мощных диодов и тиристоров, а именно:

а) при облучении тиристоров протонами длина их пробега должна выбираться так, чтобы область повышенной рекомбинации располагалась в п-базовой области, не попадая при этом в область объемного заряда анодного р-п-перехода, а после облучения проводится термостабилизирующий отжиг в течение 3-5 часов при температуре 500-520 К;

б) при облучении диодов электронами их энергия на поверхности полупроводникового элемента должна быть такой, чтобы с учетом потерь энергии электронами в материале контактного покрытия и в эмиттерной области, ее величина в области р-п-перехода была не менее 250 кэВ, но не более 500+600 кэВ;

в) с целью обеспечения малого различия по величине регулируемых параметров электронное облучение СПП в условиях серийного производства проводится в два этапа. До облучения необходимо измерить регулируемый параметр (и, С}гг, 1ч, т), произвести первое облучение с заранее определенной минимальной дозой, повторно измерить регулируемый параметр, разбраковать приборы на группы по величине этого параметра и на приборах, у которых регулируемый параметр не достиг заданного значения, провести повторное облучение с дозой, рассчитанной из соотношений, полученных в диссертации.

3. Результаты исследования изменения времени жизни ННЗ в ВППБ, подвергнутых электронному и протонному облучению, показавшие, что оно практически полностью обусловлено введением А-центров и дивакансий, причем эффективность рекомбинации ННЗ на дивакансиях в 10-И 5 раз больше, чем на А-центрах.

4. Результаты исследования процессов включения и выключения ВППБ, разработка физических основ проектирования, методов управления технологическим процессом и методов контроля качества ВППБ в условиях серийного производства. А именно:

4.1. Неразрушающий расчетно-экспериментальный метод определения выжнейшего параметра этих тиристоров - величины площади первоначального включения, особенностью которого является определение максимальной для исследуемого тиристора скорости нарастания тока в открытом состоянии при его включении на активную нагрузку, исходя из которой определяется величина Бо для данного тиристора.

4.2. Неразрушающий расчетно-экспериментальный метод определения величины критической скорости нарастания тока в открытом состоянии тиристоров, особенностью которого является определение величины Бо для каждого тиристора, разработанным способом (п.4.1.), и установление исходя из найденной величины Бо критической энергии потерь, выделение которой допустимо при каждом включении тиристора.

4.3. Методы контроля и корректировки качества изготовления тиристоров, заключающиеся в выявлении тиристоров с недостаточной величиной

критического заряда включения в области управляющего электрода и последующего его увеличения с помощью проведения электронного облучения.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на межреспубликанской научной конференции «Методы и средства управления технологическими процессами» в МГУ им. Н.П. Огарева, г. Саранск, 1989 г.; на Всесоюзном совещании «Импульсная и высокочастотная РВД-электроника» ФТИ, Ленинград, 1989 г.; на отраслевом научно-техническом семинаре «Новые силовые полупроводниковые приборы. Проблемы обеспечения качества» в МГУ им. Н.П. Огарева, г. Саранск, 1990 г.; на международной научной конференции памяти академика А. Крогериса «Полупроводники и их применение в энергетике» в г. Риге, 1991 г.; на III Всесоюзной научно-техничсской конференции «Основные направления конструирования, технологии и исследования силовых полупроводниковых приборов», ВЭИ им. Ленина, г. Москва, 1991 г.; на международной конференции «Проблемы преобразования электроэнергии» в МЭИ, г. Москва, 1993 г.; на международной конференции «Методы и системы управления технологическими процессами», МГУ им. Н.П. Огарева, г. Саранск, 1997 г.; на II Международной конференции «Состояние и перспективы развития электроподвижного состава», г. Новочеркасск, 1997 г.; на Международной конференции «Актуальные проблемы электронного приборостроения АПЭП-98», Новосибирский гос. технический университет, 1997 г.; на II международной научно-технической конференции «Проблемы и прикладные вопросы физики», МГПИ, г. Саранск, 1999 г.; на V Международном симпозиуме «Электротехника 2010 год: Перспективные направления в развитии энергетики и электротехнического оборудования в 2000-2010 годах», ВЭИ им. В.И. Ленина, г. Москва, 1999г. Результаты работы вошли составной частью в конструкторско-технологическую документацию СПП, выпускаемых заводом «Электровыпрямитель» (г. Саранск).

Публикации. По результатам исследований представленных в диссертационной работе, опубликовано 40 печатных работ, в том числе 2 монографии, 6 статей, 10 трудов и 15 тезисов докладов Международных, Всесоюзных и Всероссийских научных конференций, 3 авторских свидетельства и 4 патента на изобретение.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, девяти глав, заключения, списка использованной литературы, включающего 191 наименование и восьми приложений. Основная часть работы изложена на 246 страницах машинописного текста. Работа содержит 107 рисунков и 37 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проблемы, сформулированы основные задачи исследования и положения, выносимые на защиту.

Часть 1. Первая часть работы посвящена разработке методов регулирования времени жизни ННЗ в полупроводниковых структурах СПП применительно к условиям серийного производства.

Во введении к первой части подчеркнута необходимость контролируемого уменьшения т для улучшения динамических свойств и получения оптимальных параметров СПП.

Первая глава носит обзорный характер.

В п. 1.1 анализируются известные методы регулирования времени жизни неравновесных носителей в структурах силовых полупроводниковых приборов.

В п. 1.1.1 приведено краткое описание диффузионных методов уменьшения т. Наиболее широко для этой цели используются Аи и Р1, которые дают центры рекомбинации (ЦР) с оптимальными параметрами, остающимися термостабильными в температурном диапазоне эксплуатации СПП. Однако, крупным недостатком диффузионных методов уменьшения т является неконтролируемая неоднородность распределения создаваемых ЦР в объеме полупроводниковых приборов и недостаточная воспроизводимость процесса.

В п. 1.1.2 обсуждаются нашедшие наиболее широкое применение в производстве СПП радиационные методы уменьшения т- электронное, у и протонное облучение. Они основаны на создании п объеме полупроводникового кристалла радиационных дефектов (РД), являющихся эффективными ЦР для ННЗ.

Специфика применения каждого из радиационных методов определяется спектром создаваемых РД, их рекомбинацнонными свойствами, распределением РД по объему кристаллов, тсрмостабильностыо. В обзоре описаны основные свойства РД, создаваемые перечисленными выше видами облучений с точки зрения их влияния на генерацию и рекомбинацию ННЗ в кремнии.

В п. 1.2 анализируются известные методы регулирования статических и динамических характеристик мощных тиристоров и диодов путем регулирования т ННЗ.

В п. 1.3 сформулированы краткие выводы, вытекающие из обзора литературы и определены конкретные цели первой части диссертации.

Вторая глава посвящена исследованию влияния рекомбинационных центров, вводимых в силовые полупроводниковые приборы для управления временем жизни ННЗ.

В п.2.1 изложены результаты исследования образования и отжига радиационных дефектов в силовых полупроводниковых приборах при электронном облучении. Исследования проводились путем измерения спектров БЬТБ [1] и т методом Лекса [2] на р+-п диодах, изготовленных из серийных тирнстор-ных структур и прошедших облучение либо моноэнергетическим пучком электронов с энергией 7 МэВ, либо электронами от источника ИРУС-2, имевшими сплошной энергетический спектр с энергией от 300 кэВ до 1,7 МэВ. Из полученных результатов следует, что при обоих способах облучения в полупроводниковых приборах образуются одни и те же РД, причем изменение т

при электронном облучении практически полностью обусловлено введением А-центров (комплекс кислорода и вакансии) и дивакансии (комплекс двух вакансий). Вклад А-центров и дивакансии в изменение т эмпирически можно описать, как

Д- = <ШЛ +ыч0

(1)

где Г^л, N1) - концентрация А-центров и дивакансии, соответственно; с1, Ь - коэффициенты, определяющие вклад А-центров и дивакансии в изменение т при электронном облучении, соответственно.

Показано, что — «10-И 5. При увеличении энергии облучающих элек-с!

тронов увеличивается доля многовакансионных комплексов в спектре РД. В п. 2.1 приведены также результаты исследований влияния термостабнлнзи-рующего отжига на спектр РД.

В п.2.2 представлены результаты исследования распределения концентрации А-центров в базовых областях силовых полупроводниковых приборов при облучении на установке БОИС-8 (источник ИРУС-2). Исследования проводились гибридным методом [3] на образцах, изготовленных аналогично описанным в п. 2.1. Используемая методика позволяла определять концентрацию А-центров в п-базовой области на глубине до 160 мкм от р-п-перехода. Облучение образцов проводилось со стороны п-базы в течение 45

мин. и 6 часов. Полученное распределение концентрации А-центров представлено на рис. 1. Для большей наглядности величина концентрации А-центров для 45 минутного облучения увеличена в 10 раз.

Из рисунка видно, что концентрация А-центров в п-базе снижается в два раза на расстоянии ~ 150 мкм. Такое распределение можно использо-

N.. 13

11

И)1* СМ*Л . 2

• Л 1

•

• ■

0

0 30 60 90 120 150 у, мкм

вать для регулирования коэффициента формы обратного тока СПП.

В п.2.3 описаны результаты исследования распределения концентрации золота (Или) после его диффузии в ти-ристорных структурах. Исследования проводились на тиристорных структурах двух типов: пятислойной п+-р-п-р+-п+ и четырехслойной п+-р-п-р+. Измерение величины К\и проводилось методом изотермической релаксации емкости [1].

Рис.1. Распределение концентрации А-пспгроп и р.-Сшлс.

1 - 1(Ж| для 45-шшутиого облучения;

2 N1 для 6 часового облучения (координата у отсчитана от плоскости металлургического перехода)

Результаты измерений показали, что благодаря геттерированшо Аи со стороны анодного п+-слоя в пятислойных структурах Или под управляющим электродом в области коллекторного р-п-перехода существенно выше, чем под п+-эмиттером. Это позволяет повысить величину критического заряда включения в этой области и, следовательно, снизить время выключения тиристора без увеличения импульсного напряжения в открытом состоянии.

Кроме этого, величина Кди в области анодного р-п-перехода существенно меньше, чем в области коллекторного р-п-перехода. Так как снижение т в приколлекторных областях тиристорных структур приводит к снижению 1Ч и не столь быстрому росту и по сравнению с однородным снижением т по всему объему, то такое распределение Ыли обеспечивает лучшее сочетание указанных параметров по сравнению с однородным распределением Нли-

Аналогичные измерения на четырехслойных тиристорных структурах показали, что в них величина практически одинакова для всех указанных выше областей.

В п.2.4 приведены результаты исследования радиационных дефектов в силовых полупроводниковых приборах при протонном облучении.

Исследования проводились на диодных структурах, аналогичных тем, которые использовались при исследованиях по п.2.1, 2.2. Структуры облучались протонами с энергией 3+4 МэВ. Измерение концентрации РД проводилось методом РЬТБ [1].

Из результатов измерений следует, что при протонном облучении возникают те же РД, что при электронном облучении, но резко увеличивается скорость введения днва-кансий по отношению к скорости введения А-центров.

Профиль концентрации А-центров и диваканспй при облучении протонами с энергией 3 МэВ приведен на рис.2.

Из рисунка видно, что основное дефектообразование происходит в узкой области (область повышенной рекомбинации, ОПР) шириной ~20мкм, расположение которой по глубине образца определяется энергией протонов.

Третья глава посвящена изучению влияния протонного облучения и облучения электронами с энергией, близкой к порогу дефектообразования на основные характеристики тиристоров и диодов.

N.. 10'», см-з

1400 1200 1000 800 600 400 200 0

У

V

X _г.

40

50 60 70 80 90 100 у, мкм

Протоны х-А-центры; •-дивакапсии

Рис. 2. Профиль концентрации РД в образце кремния, облученном причинами с энергией 3 МэВ.

В п.3.1 представлены результаты экспериментального исследования влияния энергии и дозы протонного облучения на основные характеристики высоковольтных тиристоров с повышенным быстродействием типа Т453-800.

Они были разделены на 8 групп. Для каждой группы устанавливалось свое значение дозы и энергии протонов при облучении. Облучение проводилось при четырех фиксированных значениях энергии протонов Е1=2,7 МэВ; Е:=4,1 МэВ; Ез=5,5 МэВ; Е4=6,9 МэВ и двух дозах облучения Ф1=5-10'0 см-2 и Ф2=1(М0Ш см 2. С учетом толщины слоя металлизации глубина пробега протонов в структуре для отмеченных энергий соответственно составляла X] «78 мкм; Хг «155 мкм; Хз »270 мкм; Х4 »340 мкм. При облучении с энергией Е1 ОПР создавалась в р-базе тиристорных структур, а для энергий Е2, Ез, Е4 максимум концентрации РД создавался в п-базе (рис. 3).

До и после облучения структур протонами контролировались следующие параметры приборов: напряжение переключения (иво) и обратное напряжение пробоя (ишО при Т=295 К, импульсное напряжение в открытом состоянии при амплитуде анодного тока 1=2500 А, отпирающий постоянный ток управления (кзт) и отпирающее постоянное напряжение управления (и0т) при Т=295 К, время выключения при Т=395 К, повторяющийся импульсный ток в закрытом состоянии (1г>1ш) и повторяющий импульсный обратный ток (Ьим) при Т=395 К.

Полученные результаты показывают, что увеличение энергии протонов и дозы облучения в используемом интервале значений приводит к росту величины и на значение Ди=(0,24-1,1) В, при одновременном снижении 1Ц от 180+220 мкс до 70-150 мкс.

На рис. 4 представлена зависимость величины отношения коэффициента деградации времени выключения тиристоров типа Т453-800 Цк,ч1 = (У(ч1 - У, о)/Ф,|где 1цо, Ц1 - время выключения тиристора до и после

облучения протонами дозой Ф|] к увеличению значения и(Ди=и|-ио) от энергии протонов. Эта величина характеризует относительное снижение величины 1ч в зависимости от увеличения и.

\У„

X, мкм

Рис. 3. Расположение ОПР и базоиих областях тиристорпой структуры при энергиях протопоп Е1-Е4

Очевидно, что чем выше эта величина, тем лучше будет сочетание этих параметров после облучения. Из рисунка видно, что наиболее эффективным

является облучение с энергиями 4,0-6,0 МэВ, создающее ОПР в приколлекторной зоне n-базовой области.

При дозах облучения <Ю'2 см-2 влияние протонного облучения на значения Uко, Uhr, 1с;т, Ugt оказалось незначительным. Наиболее заметный отрицательный эффект, к которому приводит протонное облучение, состоит в ухудшении блокирующей способности тири-сторных структур, что проявляется в росте величины Idrm при высоких энергиях протонов (4Дч-6,9 МэВ). Это обусловлено введением в область объемного заряда коллекторного р-п-перехода радиационных генерационно-рекомбинационных центров. Наиболее значимым в этом отношении является процесс создания дивакансий, скорость введения которых при протонном облучении высока, а параметры РД таковы, что он является очень эффективным генерационным центром.

В рамках данного эксперимента был обнаружен интересный эффект: величина обратного тока утечки анодного перехода при облучении выпрямительных элементов (в.э.) протонами с энергиями Ei-т-Ез, снижалась. Это, очевидно, обусловлено тем, что с одной стороны, образовывающиеся при протонном облучении дефекты не попадали в область объемного заряда анодного р-п-перехода, а, с другой стороны, эти дефекты снижали коэффициент переноса через р- и n-базы тиристора. Однако, при облучении в.э. протонами с энергией 6,9 МэВ величина Irrm практически не изменилась. Это связано, вероятно, с тем, что при такой энергии протонов некоторая часть радиационных дефектов уже оказывается в области объемного заряда анодного перехода, что приводит к росту генерационного тока в этой области, компенсируя снижение Irrm из-за уменьшения коэффициента переноса.

Из вышеизложенного следует, что для достижения лучших сочетаний параметров U-Нц и для сохранения малых значений Irrm облучение тиристоров протонами следует проводить так, чтобы длина их пробега (X) удовлетворяла соотношению

xjk<x<xjk + wn-w;, (2)

Рис. 4. Зависимость величины к|Ч/Д11 при прогонном облучении от энергии протопоп.

Кривая 1 соответствует дозе протонного облучения Ф=10" см:. Кривая2-Ф=5-10|осм-.

где Х^ - глубина залегания коллекторного р-п-перехода;

толщина п-базовои области;

\У„*- ширина области объемного заряда в п-базовон области при максимальном блокируемом напряжении.

Интенсивность потока протонов при облучении устанавливается таким образом, чтобы при сканировании протонным пучком за время набора требуемой дозы облучения обеспечивалось многократное (102 раз) прохождение протонного пучка по облучаемой площади в.э. Такой режим обеспечивает равномерную плотность облучения. Поскольку, как указывалось выше, большие дозы облучения (Ф-1012 см"2) ухудшают параметры тиристоров, интенсивность потока протонов не должна быть более, чем 10|0см-2-с-'.

В п.3.1.2 изложены результаты исследования влияния термостабилизи-рующего отжига на параметры тиристоров типа Т453-800 с целью поиска оптимальной температуры для снижения величины тока без ухудшения других параметров. Отжиг приборов, облученных протонами с энергией 2,5 МэВ и дозой 10" см-2, проводился для пяти фиксированных значений температуры в интервале 470^-570 К. Экспериментально установлено, что отжиг при температурах 500-^520 К в течении 3 ч < ^ 5 5 ч является оптимальным, т.к. он обеспечивает минимальные значения тока утечки коллекторного р-п-перехода 1|жм, не увеличивая при этом 1ч.

В п. 3.2 представлены результаты исследования влияния облучения электронами с энергией, близкой к порогу дефектообразования, на параметры кремниевых диодов. Известно, что неоднородное распределение РЦ по толщине базовой области (большая их концентрация вблизи р-п-перехода и ее уменьшение вглубь базы) позволяет улучшить параметры силовых диодов по сравнению с однородным распределением. Эффективным способом создания такого распределения является облучение приборов электронами, имеющими энергию, близкую к порогу дефектообразования.

При облучении ими кремния концентрация А-центров убывает от облучаемой поверхности вглубь по экспоненциальному закону. При этом энергии облучающих электронов 350, 400, 450, 600 кэВ соответствуют характеристические длины 30, 50, 100 и 300 микрон, соответственно. Следовательно, снижение энергии электронов при облучении должно улучшать характеристики приборов. Однако при этом уменьшается скорость введения А-центров и по мере уменьшения скорости введения А-центров требуется соответственно более высокая доза облучения. Поэтому использование энергии электронов со значениями менее 250 кэВ создает технические трудности, связанные с резким увеличением времени облучения.

Из вышеизложенного следует, что для создания необходимого профиля концентрации рекомбпнационных центров энергия электронов в области рп-перехода должна быть не менее 250 кэВ и не более 600 кэВ. Но поскольку по пути до рп-перехода электроны теряют энергию в слое омического контакта (ДЕк) и в эмиттерном слое, то облучение выпрямительных элементов нужно

проводить электронами с большей энергией. При этом кинетическую энергию электронов на поверхности в.э. нужно определять из соотношения (3)

ЕП01|=Ех>+ахХ]+ДЕк> (3)

где Емок - энергия электронов на поверхности полупроводниковой структуры;

Ех. -требуемая энергия электронов в области р-п-перехода;

ах - уменьшение энергии электронов по координате; - глубина залегания р-п-перехода;

ДЕк - уменьшение энергии электронов в материале контактного покрытия.

Исследование влияния величины энергии электронов проводились на трех группах диодов. У них глубина залегания р+-п-перехода составляла 88 мкм. Омический контакт был никелевым и имел толщину 10 мкм.

Использовались следующие условия облучения: для образцов группы 1, в соответствии с найденными нами условиями облучения, величина энергии электронов у поверхности выпрямительного элемента составляла 600 кэВ; для группы 2 величина энергии была больше оптимальной и составляла 900 кэВ. Образцы группы 3 (контрольной) не были облучены.

После облучения на образцах проводилось измерение основных характеристик. Из полученных результатов следует, что проведение облучения диодов электронами в соответствии с установленными нами условиями приводит к улучшению их характеристик, в частности, обеспечивает более «мягкий» процесс обратного восстановления - уменьшение коэффициента формы обратного тока с 0,66 до 0,28, а также снижение амплитуды выброса обратного тока с 112 А до 73 А и г.аряда обратного восстановления со 153 до 109 мкК.

Четвертая глава тосвящена оптимизации процессов регулирования т НИЗ в диодах и тиристорах в условиях массового производства.

Как уже обсужда.юсь, процесс электронного облучения позволяет эффективно снижать величину времени выключения для тиристоров и величину заряда обратного восстановления для тиристоров и диодов, однако при этом происходит рост величины импульсного напряжения в открытом состоянии для тиристоров и прямого напряжения для диодов (и).

Все СПП характеризуются предельно допустимыми значениями и (Итм - для тиристоров; м - для диодов), при превышении которых СПП в производстве считаются браком. Поэтому для достижения наилучшего распределения приборов по динамическим параметрам С)п )необходимо,чтобы все приборы партии имели значения и, близкие к предельным, но не превышали их. Кроме этого, в ряде случаев, в частности, для работы СПП в параллельном соединении, необходимо, чтобы все СПП, поставляемые заказчику, имели малый (им заданный) разброс по величине и, поэтому после каждого облучения все в.э. одного типа должны иметь различия по величине регулируемого параметра не более чем на заданную величину. Однако, элементы даже одного типа характеризуются разными величинами параметров до облучения

и разно)! скоростью их изменения в процессе облучения. Поэтому для выполнения этого условия нужно уметь определять такие зависимости конкретно для каждого элемента и обеспечить воспроизводимые режимы облучения.

В п. 4.1 и 4.2 установлены такие зависимости для регулирования величины и и С?гг, соответственно. Показано, что для обеспечения требуемой точности регулирования этих параметров процесс облучения нужно проводить поэтапно.

При регулировании величии и и максимальную и минимальную дозы или время полного облучения для каждого ¡-того в.э. нужно определять из соотношения (4), и (7)-(8), соответственно:

lh-Uoi , ь^

■ь?

Irr) Л v" +e

l а ;

<I'i = V (4)

kT xoibr

Uj (требуемое значение величины U после облучения);

Uw, Toi - значение величины U и т i-того в.э. до облучения;

ai - коэффициент для i-того в.э., определяемый из соотношения (5)

., _ u„-uoi

W/2V'D4, b е 4 " -е ■

(5)

где Uli, ти - значение величины U и т i-того в.э. после первого этапа облучения;

W - ширина эффективной базовой области; D' - коэффициент амбиполярной диффузии.

kxi - коэффициент деградации времени жизни для i-того в.э., определяемый из соотношения (6)

, (6)

тШтПфЫф

где <I>ki.|. - фактическая доза облучения i-того в.э. на первом этапе.

l2imax- . v)

Qli(Qt-AQ)kQT,

_ Qn-CQt+AQ)

12im=- > W

Q„(0,+AQ)kQii

где 0:1, Оо,- значения Огг для ¡-того в.э. после и до первого облучения; - требуемое значение величины Оп-; ДО - допустимое значение отклонения величины 0ГГ от Ой Тв|.- фактическое время первого облучения;

к0| - коэффициент деградации величины О,, для ¡-того в.э., определяемый из соотношения (9)

Ош-Оп

ОогОн-Т,

(9)

¡<1»

Эксперименты, проведенные на большом количестве образцов, показали, что у всех приборов после облучення потоком быстрых электронов по описанной выше методике величины и и Огг оказываются в требуемом диапазоне значений.

В п. 4.3 представлено описание оптимизированного процесса локального

облучения области управляющего электрода тиристора и результаты исследования его влияния на основные характеристики тиристоров.

Для получения малых значений времени выключения у тиристоров область в.э. шириной до 1 мм, прилежащая к управляющему электроду, должна иметь повышенное значение критического заряда включения (Ою-) по сравнению с остальной частью в.э. тиристора, поскольку плотность емкостного тока при подъеме напряжения на приборе в этой области максимальна (рис. 6). Однако, чрезмерное увеличение Окр в этой области приводит к увеличению времени включения и к

росту энергии потерь при включении.

Поскольку в.э. даже одного типа имеют различия в величине геометрических и электрофизических параметров, возникающих в процессе их изготовления, степень минимально необходимого дополнительного повышения величины Окг для обеспечения снижения 1ч для каждого в.э. будет разной. Поэтому необходимо определять эту величину для каждого прибора и при изготовлении тиристра не превышать ее.

Для определения величины возможного снижения времени выключения тиристора за счет увеличения Окр был разработан метод, описанный в 9.1.

Рис. 5. п4-р-п-р структура тиристора после локального облучения (облаем, локального облучения шмечепа редкой штриховкой).

Увеличения Окр можно достичь, например, путем локального облучения этой области иысокоэнсргстичнымн прогонами пли электронами.

Локальное облучение проводят в два этапа. После первого этапа величину коэффициента деградации времени выключения ¡-того в.э. (кТт ) определяют из соотношения (10)

»-р I _т-1!

кт =—^ . (10) М, "Т. РТ-1 г-1 ' У '

*п ' 1 ч"» ' ч1'

где Т^ , Тц - время выключения ¡-того тиристора при первом измерении

Ц до и после облучения, соответственно; Тн - время первого облучения ¡-того тиристора. Затем проводится повторное облучение, время которого (Т;,) определяется из соотношения (11)

Т -Т2

= —^—V (н)

" ЧЛ.Л"

где Тц2 - требуемая величина времени выключения.

Отработка вышеописанного процесса проводилась на трех типах тиристоров по 30 штук каждого типа: ТБ323-250, ТБИ343-500, ТБ453-630.

Результаты экспериментальных исследовании показали, что проведение локального облучения в соответствии с разработанным процессом позволяет существенно (на отдельных образцах более чем в три раза) снизить 1ч у тиристоров, имеющих пониженное значение при незначительном увеличении и и без ухудшения остальных параметров.

Часть II. Вторая часть диссертации посвящена разработке конструкции и технологического процесса производства высоковольтных приборов с повышенным быстродействием (ВППБ) и методов контроля переходных процессов в этих приборах.

Пятая глава носит обзорный характер.

В разделе 5.1 на основе анализа известной литературы [6, 7] показано, что у полупроводниковых приборов улучшение одной из эксплуатационных характеристик приводит к ухудшению другой. Вследствие чего для них актуальной является задача оптимизации геометрических и электрофизических параметров полупроводниковых структур, а также конструкции в.э.

В разделе 5.2 анализируются известные работы, посвященные особенностям процесса включения тиристоров при повышенных значениях сНт/сЙ. Подчеркнуты существенные неоднородность и неодномерность этого процесса. Отмечено, что из-за малых размеров площади первоначального включения (50) и незначительной скорости распространения включенного состояния

выделение мощности потерь в области первоначального включения (ОПВ) вызывает ее сильный перегрев.

Величина коммутационных потерь и локальных перегревов непосредственно связана с величиной площади начального включения. Однако, определение величины Б,, на готовых приборах было невозможно, поскольку существовавшие методы контроля ее величины были либо слишком сложны (например, регистрация рекомбинационного излучения), либо позволяли сделать только сравнительную оценку качества приборов.

В разделе 5.3 анализируются результаты исследований причин и механизмов отказа тиристоров при их включении в режимах с повышенными значениями сПт/ск. Показано, что необходимо разделять как минимум два режима работы тиристоров при повышенных значениях ёЬАЙ: предельный разрушающий (однократный) и ресурсный (длительный). Причины и механизмы разрушения тиристоров в этих режимах различны. Величина критической скорости нарастания анодного тока (сШск)сгк тиристоров зависит от его геометрических и электрофизических параметров и режима включения. Вместе с тем существующие методы определения величины (сй/сИХ™ являются разрушающими и не дают возможность определить ее истиную величину для каждого прибора.

В п. 5.4 сформулированы краткие выводы, вытекающие из обзора литературы и указаны цели и задачи второй части диссертации.

Шестая глава посвящена разработке и экспериментальным исследованиям высоковольтных приборов с повышенным быстродействием.

В 6.1 описана конструкция и технологический процесс изготовления высоковольтных тиристоров с повышенным быстродействием.

Выбор оптимальных значений основных геометрических и электрофизических параметров тиристорной р-п-р-п структуры (удельного сопротивления исходного кремния (р), толщины п-базовой области (\\0, времени жизни неравновесных носителей заряда в базовых областях (т) и др.) для разрабатываемых высоковольтных тиристоров с повышенным быстродействием был проведен расчетным методом.

При проведении расчетов путем совместного решения систем дифференциальных уравнений, включающих уравнения непрерывности и уравнения переноса для дырок и электронов, а также уравнение Пуассона, находилось распределение концентрации ННЗ и напряженности электрического поля в базовых областях полупроводниковых приборов при протекании через прибор тока или приложения к нему напряжения, заданных техническими требованиями. Получающиеся распределения позволяют определить характеристики приборов, в частности, и^км, и-гм, 1ч » ДР-

При решении уравнений делался ряд общепринятых упрощающих допущений [4]. В частности считалось, что:

1. Плотность объемного электрического заряда вне р-п-переходов равна нулю;

2. Структура полупроводниковых приборов одномерна.

В то же время, с целью повышения точности использовавшихся моделей, при определении велнчнны напряжения переключения и времени выключения учитывалось неоднородное распределение напряжения на катодном переходе, обусловленное влиянием его шунтировки. Это осуществлялось путем введения понятия эквивалентного сопротивления омических утечек единицы площади катодного перехода. Кроме того, при расчете импульсного напряжения в открытом состоянии и времени выключения учитывались потери площади катодного перехода, обусловленные наличием управляющего электрода, фаски и шунтировки катодного перехода.

В качестве примера на рис. 6 представлены некоторые результаты расчетов, выполненные для высоковольтных тиристоров с повышенным быстродействием с ипкм^2800 В на ток 1т(лу)>800 А с временем выключения (Ц) не более 120 мкс.

W, см

Uim'2,3 П

0,068

0,064

0,056

0,052

.«ki 2 2

I 10 мкс

I., 130 мкс

i Л-Jvr К'ООЛ

11К,<¿-280(4}' ]/.

10 12

14 16 18 20

Пунктирные линии на рисунках обозначают границы, отделяющие области допустимых и недопустимых значений. В области допустимых значений сочетание толщины р-п-р-п структуры и времени жизни ННЗ таковы, что позволяют изготовить тиристор со значениями параметра, к которому относится соответствующая кривая.

Сплошной линией ограничена область с сочетанием параметров для которых р-п-р-п структура удовлетворяет всем требованиям, предъявляемым к разрабатываемому тиристору.

При разработке высоковольтных тиристоров с повышенным быстродействием с целыо выбора оптимальной конструкции в.э., исследовались выпрямительные элементы с различными вариантами конструкций регенеративного управляющего электрода (РУЭ) (количество ступеней регенерации, периметры и ширина разделительных дорожек), размерами шунтов и расстоянием между ними, параметрами диффузионных слоев.

Выбор основного варианта проводился на основе экспериментальных исследовании, описанных в п. 6.2, и методов, описанных в главах 7 и 8.

При изготовлении тиристоров с повышенным быстродействием используются технологические процессы, применяемые в серийном производстве силовых полупроводниковых приборов, а также разработанные и описанные в первой части диссертации методы регулирования времени жизни ННЗ, в частности:

Рис. 6. IViyjil. ia i г.т расчсга по ом шми кппш основных »1ск |р0<|>тпча'кпх на рамс i рои дня р;праГ,;г|ыв.*1смо| о mpiiciopu. При расчс!ер=140 Ом см.

- оптимизированные процессы электронного облучения при регулировании величины импульсного напряжения и открытом состоянии для тиристоров и прямого напряжения для диодов, а также зарядов обратного восстановления этих приборов;

- оптимизированный процесс локального облучения выпрямительных элементов тиристоров;

- оптимизированные радиационные технологические процессы облучения приборов протонами и низкоэнергетичными электронами.

Кроме того, в процессе изготовления осуществляется контроль качества включения и выключения изготовленных приборов при помощи специально разработанных методов контроля переходных процессов. В частности:

- определение величины площади первоначального включения для тиристоров и ее зависимости от режимов его работы;

- определение величины (di/dt)Cru для каждого тиристора и ее зависимости от режимов его работы;

- определение величины возможного снижения Ц за счет увеличения QKP в области УЭ.

В разделе 6.2. представлены результаты экспериментальных исследований работы высоковольтных тиристоров с повышенным быстродействием (ВТПБ).

В 6.2.1 представлены результаты исследования процесса включения ВТПБ с помощью техники тепловидения.

Температура и степень однородности распределения се по поверхности выпрямительного элемента в различных режимах работы тиристора являются определяющими показателями качества управляющего электрода и других элементов конструкции полупроводниковой структуры.

Исследование распределения тепловых и температурных полей в в.э. производилось с помощью аппаратуры для тепловидения типа «AGA Thermovision 782».

При испытаниях через в.э. пропускались импульсы анодного тока полу-синусоидальнои формы длительностью 15 мке, при частоте 1000 Гц, без приложения обратного напряжения. Включение производилось по управляющему электроду в оптимальном режиме.

На основании полученных результатов была выбрана оптимальная конструкция РУЭ.

В 6.2.2. проводятся результаты измерения коммутационных потерь при включении ВТПБ.

Поскольку ВППБ работают на повышенных частотах, важным дополнительным требованием, предъявляемым к ним по сравнению с низкочастотными приборами, является ограничение предельной мощности потерь в тиристоре при его работе в импульсном режиме.

Исходной информацией для определения энергии и мощности потерь служили мгновенные значения анодного тока ¡т(0, протекающего через тиристор, и напряжения на нем Un (t) в интервале времени от начала протекания

импульса тока управления до окончания силового импульса тока в анодной цепи.

Исследование коммутационных потерь проводилось на тиристорах с оптимальной конструкцией РУЭ, которые различались плотностью шунтиров-ки. Результаты исследовании показали, что с ростом плотности шунтировки энергия потерь увеличивается. Исходя из ее допустимых значений, была определена оптимальная плотность шунтировки.

Дополнительно для определения целесообразности использования тиристоров с двумя ступенями регенерации измерялись зависимости мощности потерь при их включении при разных значениях тока управления. Из полученных результатов следует, что тиристоры с двумя ступенями регенерации обладают существенными преимуществами по сравнению с тиристорами с одной степенью регенерации, поскольку величина мощности у них практически не изменяется во всем диапазоне исследуемых токов управления, за исключением небольшого сдвига при малых токах.

В 6.3 приведены результаты экспериментальных исследований работы высоковольтных лапииных диодов с повышенным быстродействием, созданных па базе серийных лавинных диодов ДЛ153-1250 в режимах, соответствующих их работе в тирнсторно-импульсных преобразователях для электрического подвижного состава постоянного тока.

Для испытаний были подготовлены три группы высоковольтных диодов типа ДЛ153-1250 28 класса с оптимальными параметрами р-п-п+-структуры. Первая группа по своим характеристикам соответствовала низкочастотным диодам, вторая ВППБ, а третья быстровосстанавливающимся диодам. Приборы прошли испытания на постоянном токе и в импульсном режиме. Из полученных результатов следует, что в импульсном режиме высоковольтные диоды с повышенным быстродействием обладают неоспоримыми преимуществами, по сравнению с низкочастотными диодами. Например, суммарные потери в них оказались в два раза, а коммутационные в четыре раза меньше, чем в низкочастотных диодах.

Диоды третьей группы отличались значительными импульсными прямыми напряжениями. Результаты исследований показали, что у них на постоянном токе мощность потерь возросла в 1,4-1,5 раза по отношению к высоковольтным диодам с повышенным быстродействием. Это привело к тому, что суммарные потери в этих приборах недопустимо возросли.

В целом проведенные исследования показали, что разработанные высоковольтные диоды с повышенным быстродействием, в отличии от низкочастотных и быстровосстанавливающихся диодов, могут эффективно работать в таких преобразователях, п том числе и в импульсном режиме.

Седьмая глава работы посвящена разработке экспериментальных и расчетных методов для определения величины площади первоначального включения (Бо) тиристоров.

В разделе 7.1 описаны разработанные методы для расчета величины Б0 для тиристоров с типовыми конструкциями УЭ. Получены аналитические со-

отношения между Б,, (для тиристорной структуры с УЭ прямоугольной и круглой форм) и амплитудой тока управления 1С1М, геометрическими н электрофизическими параметрами свободных от металлизации участков УЭ, а также параметрами, характеризующими возможные смещения металлизации УЭ относительно катодного р-п-перехода.

Для УЭ прямоугольной формы смещение моделируется общим наклоном границ металлизации УЭ относительно границ катодного перехода на заданный угол ±0 при заданной начальной ширине у» открытого участка р-базы. Зависимости ширины ОГШ(у^ ,(х)) на обеих сторонах УЭ при угловом смещении металлизации получено на основе известной зависимости ширины ОПВ от плотности включающего тока [5] в виде

У 7.2,1 00 =--

Рн

чЛ _ |уу (уи ±>к(д)х)2 1..МЖ, 1.!МУ.» (Уо ±1^(0)1)

(12)

где 11т =25 мВ;

рн - удельное сопротивление р-базы;

- эффективная толщина р-базы, зависящая от амплитуды напряжения иом на ТС в закрытом состоянии; Ьмил - минимальный базовый ток включения; 1-длина металлизации УЭ. Величина Бо на каждой стороне управляющего р-п-перехода определяется интегрированием выражения (12) в пределах длины 1 металлизации УЭ в соответствии с выражением

VI = |Уг2.|0Фх-

(13)

При разработке модели метода для расчета величины Зодля тиристоров с УЭ круглой формы учитывалось возможное осевое смещение металлизации УЭ относительно границы катодного перехода на заданную длину. Выражение зависимости ширины ОПВ У2(0) от угла 0 для этой конструкции УЭ представляется в виде

У7.(0) =

211 т

Рн

1 орР111(д)'

' Нмип 'им

(14)

где вр - интегральная проводимость р-базы; 1(0) - зависимость ширины открытого участка р-базы от угла О.

Величина 5» для конструкции УЭ круглой формы определяется интегрированием выражения (14) в пределах изменения угла О с учетом симметрии конструкции в соответствии с выражением

Б,, =2 ]У;,(0)сЮ-

(15)

В разделе 7.2 на основе этих моделей рассчитаны и исследованы зависимости величин Бо от режима включения и конструктивных особенностей ти-ристорных структур.

В разделе 7.3 разработан экспериментальный метод для определения величины Б». Метод основан на теории переходного процесса включения тиристоров при высоком уровне инжекции в обеих базовых областях. В [6] показано, что если тиристор включается в цепи с активной нагрузкой, а электроны и дырки двигаются с насыщенными дрейфовыми скоростями УП5,ур5, величина максимальной скорости нарастания анодного тока в открытом состоянии (сПт/с10м прямо пропорциональна величине Нами были определены требования к режимам включения тиристоров и контуру коммутации, при которых эту зависимость можно использовать п реальных измерениях с относительной погрешностью не более 10%, м разработан метод определения величины Ян.

Метод заключается в том, что испытуемый тиристор однократно переключается в контуре коммутации импульсом тока управления с заданным значением амплитуды и скорости нарастания; при этом измеряется величина (сП/сН)м и соответствующее этому напряжение на тиристоре (ит ). Оценка

величины Бо производится из соотношения (16)

V/'

12Е£()УП5Ур,ит<)

сПт ск

(16)

Бо, мм3

16

12

//л

т/ /

-Г-Т*-/-

11.р-1.2 мм }1.р~0.2 мм

1.п=(),1 мм Ь„=(),1 мм мм

1 3 1<;м,А

Рис. 7. Злппсимосш средних по пыГюркс значении Бо ог 1ом при различных сочетаниях Ьп н Гг.

где V/ - суммарная толщина базовых областей тиристор-ной структуры;

е - относительная диэлектрическая проницаемость Як

е„ - диэлектрическая проницаемость вакуума.

В разделе 7.4 приведены результаты экспериментального исследования величины Бо макетных образцов высоковольтных тиристоров с повышенным быстродейст-

)

пнем тппа T453-8U0. У них УЭ выполнялись и виде прямоугольников длиной Lm=34 мм и шириной Вм=3 мм.

Дискретно изменялись ширины свободных от металлизации участков р-базы (LP) ii n-эмиттера (L„). Из рис. 7, видно, что величина Su существенно зависит от величин конструктивных параметров УЭ и 1ам.

Проведены также экспериментальные исследования зависимостей So от скорости нарастания тока управления, от вариации значений внешних сопротивлений, шунтирующих УЭ, и времени жизни неравновесных носителей заряда. Проведенные исследования позволили выявить конструктивные условия, которые необходимо соблюдать при разработке УЭ для достижения максимальных величин So.

Восьмая глава работы посвящена разработке методов для неразрушаю-щего определения критической скорости нарастания тока в открытом состоянии при включении тиристоров.

В разделе 8.1. приводятся результаты исследования параметров тиристоров различных типов: низкочастотных Т-160, частотных ТЧ-100 и импульсных ТЧИ-100 в предельном режиме включения, характеризующемся сверхвысокими значениями diT /dt.

Предварительно перед проведением испытаний для всех тиристоров измерялась величина (сПт/ск)м.

Испытания тиристоров проводились в разрядном RC-контуре. При этом через них пропускались серии однократных импульсов тока колоколообраз-ной формы, с увеличивающейся амплитудой длительностью от 10 до 35 мкс. Отказом считалась потеря тиристором запирающей способности в закрытом

состоянии. В качестве экспе-

АтР „ Дж

35

25

15

риментальных предельных значений энергии потерь (Ат-1>э) и скорости нарастания тока в открытом состоянии принимались значения, зафиксированные при предпоследнем включении тиристора. Из полученных результатов видна (например,

рис. 8) высокая корреляция между (сШсИ)м и Атр и (сШОгэ, а также большой разброс значений этих параметров для тиристоров даже одного типа. Визуальное исследование отказавших тиристоров показало, что они вышли из строя в результате теплового пробоя в ОПВ. Выражение для оценки расчетной величины энергии потерь (АТР ) можно представить в виде

2500

7500

12500 (dir/dl)M, А/мкс

Рис. 8. Поле корреляции ларамстрои Атр и (dii/dt)m тиристоров ТЧ-100.

ATJ\ = AT)lsMcpdS() =AT1]sMcpd

(Wn + Wp)3

----------(diT/dt)M,

12ee0vnsvpsUDM

(17)

где ATllsM = l400»C;

с - удельная теплоемкость кремния; р - плотность кремния; d-толщина кремниевой пластины ИТ. Результаты обработки экспериментальных данных (рис. 9) показали хорошее соответствие между величинами A-j-p и АТ|> .

В разделе 8.2. с це-

, Дж лью установления связи

надежности тиристоров с величинами So в ресурсных режимах работы с повышенными значениями dir/dt (меньшими, чем разрушающие) проводились их стендовые испытания в режиме емкостной коммутации.

В первом эксперименте исследовались зависимости среднего количества циклов включении до отказа (N) тиристоров типа ТЧИ-100 от температуры нагрева корпуса ТСл приборов и коэффициента нагрузки (Ки), определяемого из соотношения

О 20 40

Рис. Поле корреляции иардметрок Аурр и Atj>, тирнсюрон T4-IOO.

А,рр, Дж 60

Кн = Ат /А

ТРГ

<1

(18)

где Ат - величина энергии потерь, выделяющаяся в ОПВ тиристора при каждом его включении.

Испытанию подверглись две выборки тиристоров. Перед испытаниями для каждого тиристора оценивались величины So и Ativ

Результаты испытании при Ки<1 показали, что с уменьшением величины Кп среднее количество циклов N включения тиристора до отказа увеличивается. При этом с увеличением температуры корпуса тиристора с 20 °С до 85 °С при прочих равных условиях величина N существенно уменьшается.

Во втором эксперименте исследовались зависимости среднего количества циклов N включений до отказа тиристора типа Т161-160 от величины So при значениях dix/dt^SOO А/мкс. Перед испытаниями по приведенной выше методике оценивались величины S0 каждого тиристора и измерялись исходные значения параметров критериев годности - Udrm; Uhrm; Igt и Ugt.

Из результатов испытаний видно (рис. 10), что время наработки до отказа, тем больше, чем больше величина Бо, что свидетельствует о повышенной интенсивности термически активируемых деградационных процессов в области первоначального включения приборов с относительно низкими значениями во.

Визуальное исследование отказавших структур показало, что причиной отказа ИТ явились эрозионные нарушения поверхности кремния на свободных от металлизации участков п-эмиттеров и р-баз.

В разделе 8.3 разработан

ДО

8

неразрушающни метод для экспериментального определения величины (сНт/ск)сги, а также приведены результаты исследования величин

(сПг/<11)сг11 различных типов тиристоров.

Сущность метода заключается в следующем. На первом этапе испытаний при заданных параметрах тока управления у тиристора измеряется значение информативного параметра (сНтЛ11)м и из соотношения (17) оценивается значение А-щ. С учетом принятого значения коэффициента нагрузки К,, <1, при котором обеспечивается заданная эксплуатационная надежность тиристора, для него определяется критическое значение энергии потерь выделяющееся при каждом его включении по формуле

Бо, м.\г

0 2 4 6 8 10 12

Рис, 10. Поле корреляции N и Бц тиристора типа Т160 при (1'|тМ1=300 А/мкс.

1 ТсгЦ

= КНА

н"тр

(19)

На втором этапе испытаний тиристор включается с заданного напряжения иЬм в закрытом состоянии при заданных значениях параметров тока управления (1ом и сИо/ск) в схеме, позволяющей формировать импульсы тока в открытом состоянии заданной длительности и амплитуды 1тм со ступенчато увеличивающейся при каждом включении тиристора скоростью нарастания анодного тока. При каждом включении измеряется электрическая энергия потерь Атп, выделившаяся в тиристоре, и скорость нарастания тока (сНт/УОп. Величины Атп и Атсш сравниваются, а величина (сПт/ск),, запоминается. При достижении условия Атп^Атет изменение скорости нарастания тока (ёгг/ск),, в открытом состоянии прекращается и фиксируется ее предпоследнее значение,

которое принимается за критическую величину (<Нт/скХп1 для данного тиристора.

В разделе 8.4 описан расчетный метод оценки (сКт/сИХги, обусловленный эрозией кремния.

Разработана аналитическая модель для оценки критической скорости нарастания тока (сНт/сИХ-п!, при которой возможно возникновение эрозии кремния в области неметаллпзированных участков п-эмиттера. Была установлена ее зависимость от Я» в виде

где а„= и/у/.;

Ьп- ширина свободного от металлизации участка п-эмиттера ВС1; ух - ширина ОПВ вдоль управляющего перехода ВС1; Ьт - эффективная глубина проникновения тангенциального тока в объем п-эмиттера, определяемая его поверхностным удельным сопротивлением р,,-.; ДТЬяти=(Тлл-То);

Тш, - температура плавления кремния; То - начальная температура кремния ТС;

где Уг - радиальная скорость распространения включенного состояния.

Расчет зависимости (сНт/сКХ-ги по формуле (23) показал, что при недостаточной величине тока управления эрозионные процессы для тиристоров типа Т453-800, имеющих наименьшие величины Бо, возможны уже при (сНт/сЦ)=70н-80 А/мкс, тогда как при оптимальных условиях включения для них величина (<Ит/сИ)т1=200 А/мкс.

Глава 9 посвящена разработке методов для контроля качества выключения тиристоров.

В 9.1 описан метод определения величины возможного снижения времени выключения тиристоров за счет увеличения (3КР в области УЭ. Для определения величины возможного снижения времени выключения тиристора за счет увеличения критического заряда включения в этой области измерение времени выключения проводят два раза. Второе измерение величины времени выключения проводят в том же режиме, что и первое измерение, но в момент прохождения анодного тока тиристора через нуль в цепь управления подается запирающий импульс тока.

Запирающий импульс тока управления позволяет существенно повысить величину критического заряда включения в указанной выше области. Поэтому, если при втором измерении время выключения меньше, чем при первом, то это означает, что величина критического заряда включения в этой области недостаточна и должна быть увеличена ровно настолько, чтобы снизить вре-

(20)

уг,

мя выключения в ней до времени выключения при втором измерении. Проведенные экспериментальные исследования показали высокую эффективность этой методики.

В 9.2 описан метод для исследования зависимости времени выключения тиристоров от величины тока обратного восстановления.

Ограничение тока обратного восстановления при выключении тиристора (Irr) может приводить к существенному увеличению его времени выключения по сравнению с паспортными данными. Поэтому для правильного применения тиристоров необходимо знать зависимость величины t4 от Irr. Для проведения таких исследований были разработаны соответствующие метод и устройство.

Разработанный метод и устройство позволяют проводить определение времени выключения тиристора в конкретном режиме выключения, что позволяет выбирать оптимальные характеристики тиристора.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Основные результаты работы и вытекающие из них выводы можно сформулировать следующим образом:

1. Проведенные исследования физических процессов в высоковольтных полупроводниковых приборах привели к созданию и освоению серийного производства нового класса СПП - высоковольтных приборов с повышенным быстродействием (рис. 11).

Таким образом, решена важная народнохозяйственная задача по обеспечению промышленности и транспорта надежными и эффективными полупроводниковыми приборами для средних '„л , частот. V 2. Показано, что наи-

более перспективными методами регулирования времени жизни ННЗ в условиях серийного производства ВППБ является радиационные методы. В частности, установлено, что:

2.1. Изменение х в процессе электронного облучения кремниевых СПП может быть описано простым эмпирическим соотношением

Рис. 11. Высоковольтные приборы с повышенным бысттюяейстаисм.

A- = dNA +bNn,

где с1, Ь - коэффициенты, определяющие вклад А-центров и дивакансин в изменение х, соответственно; Ь/с1~10-И5;

N,4 - концентрация А-центров;

N0 -концентрация дивакансин.

Скорость введения дивакансий и, соответственно их вклад в уменьшении т увеличивается при увеличении энергии электронов или протонов, причем при облучении протонами вклад дивакансий является определяющим.

2.2. Оптимальные статистические и динамические характеристики СПП достигаются, если

а) протонное облучение тиристоров проводить при энергии протонов, обеспечивающей длину их пробега (X), удовлетворяющую соотношению

•^к < ^ < X ^ + - * ,

где Х^ - глубина залегания коллекторного р-п-перехода;

\У„ - ширина п -базовой области тиристорной структуры;

- ширина области объемного заряда в п-базовой области при максимальном блокируемом напряжении; с последующим термостабилизирующим отжигом в течение 3-5 часов при температуре 500-520 К.

2.3. При облучении диодных структур электронами с энергией, близкой к порогу дефектообразования, их энергия должна выбираться из соотношения:

Р'МОИ = > +ЛПк_

где Епоп - энергия электронов на поверхности полупроводниковой структуры;

ЕХ( - требуемая энергия электронов в области р-п-перехода;

ах - уменьшение энергии электронов по координате на единице длины;

X} - глубина залегания р-п-перехода;

ЛЕк - уменьшение энергии электронов в материале контактного покрытия.

2.4. Регулирование параметров СПП путем электронного облучения приборов в условиях серийного производства проводится в два этапа. До облучения необходимо измерить регулируемый параметр (и, С?гг, т), произвести первое облучение с заранее определенной минимальной дозой, повторно измерить регулируемый параметр, разбраковать приборы на группы по величине этого параметра и на приборах, у которых регулируемый параметр не достиг заданного значения, провести повторное облучение с дозой, рассчитанной из соотношении, полученных в диссертации.

3. Проведены исследования процессов включения и выключения высоковольтных приборов с повышенным быстродействием и разработаны физиче-

ские основы проектирования, методы управления технологическим процессом изготовления и методы контроля их качества в условиях серийного производства. В частности:

3.1. Разработан расчетный метод для определения величины площади первоначального включения для тиристоров с типовыми конструкциями управляющих электродов прямоугольной и круглой форм, позволяющий оценить влияние геометрических и электрофизических параметров тиристоров, технологических дефектов области управления и режимов включения на величину So.

3.2. Разработан экспериментальный метод и аппаратура для определения величины So, основанный на измерении параметров переходного процесса включения тиристоров в специальном неразрушающем режиме, и проведены экспериментальные исследования, позволившие определить оптимальные параметры УЭ и режимы включения тиристоров.

3.3. На основании проведенных исследований показано, что величина критической скорости нарастания анодного тока тиристора (diT/dt\rit, а также продолжительность работы тиристора до разрушения в импульсных режимах определяется величиной So и энергией потерь, выделяющейся в тиристоре при его включении.

3.4. Разработаны расчетный и экспериментальный неразрушающие методы, а также аппаратура для определения критической скорости нарастания тока в открытом состоянии, позволяющие определять ее величину для каждого тиристора с учетом режимов его включения, исходя из величины So.

3.5. Разработан экспериментальный метод выявления тиристоров, обладающих пониженным значением критического заряда включения в области управляющего электрода. Показано, что такие тиристоры могут быть выявлены путем двукратного измерения их времени выключения. При этом повторное измерение величины tq необходимо проводить в том же режиме, что и первое, но с одновременной подачей в цепь управления испытуемого тиристора отрицательного импульса тока управления.

ЦИТИРУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Берман Л.С., Лебедев A.A. Емкостная спектроскопия глубоких центров в полупроводниках.-Л.: Наука, 1981.- 176 с.

2. Lax М., Neustadter J. Transient response of a p-n junction // Journal of Applied physics. - 1954. - V. 28, №.8. - P. 1148-1153

3. Сережкин Ю.Н., Акимов П.В., Федосеев В.М. Гибридный метод определения параметров глубоких уровней в р-п-переходах // Физика и техника полупроводников, - 1978.-Т. 12, Вып.6. - С. 1079-1084

4.Моделирование и автоматизация проектирования силовых полупроводниковых приборов / Григоренко В.П., Дерменжи П.Г., Кузьмин В.А., Мнацаканов Т.Т. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 280 с.

5. Герлах В. Тиристоры. - М.: Энергоатомиздат, 1985. - 328 с.

6. Расчет силовых полупроводниковых приборов / Под ред. В.А. Кузь-

мина. - М.: Энергия, 1980. - 182 с.

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

Основные материалы диссертации изложены в следующих публикациях:

1. Гейфман Е.М. Высоковольтные полупроводниковые приборы с повышенным быстродействием / Мордов.гос.-ун-т им. Н.П. Огарева. - Саранск, 2000. - 56 с.

2. Гейфман Е.М., Чибиркин В.В. Методы контролируемого регулирования времени жизни неравновесных носителей заряда в силовых полупроводниковых приборах / Мордов.гос.-ун-т им. Н.П. Огарева. - Саранск, 2000. -28 с.

3. Высоковольтные тиристоры с повышенным быстродействием / Гейфман Е.М., Конюхов A.B., Лапшина И.Н. и др. // Электротехника. - 1988. -Вып. 9.-С. 25-28

4. Силовые полупроводниковые приборы ОАО "Электровыпрямитель" / Гейфман Е.М., Ковтун В.И., Мартыненко В.А. и др. // Методы и средства управления технологическими процессами: Тез. докл. на межреспубл. науч. конф., Саранск, 13-15 февраля 1989 г.-Саранск, 1989.-С. 15-16

5. Высоковольтные тиристоры с улучшенными динамическими характеристиками / Гейфман Е.М., Конюхов A.B., Локтаев Ю.М. и др. // Новые силовые полупроводниковые приборы. Проблемы обеспечения качества: Тез. докл. отрасл. науч.-техн. семинара, Саранск, 15-17 июня 1990 г. - 1990, С. 63

6. Новые высоковольтные силовые полупроводниковые приборы для электроподвпжного состава / Гейфман Е.М., Иньков Ю.М., Конюхов A.B. и др. // Полупроводники и их применение в энергетике: Тез. докл. на Между-нар. науч. конф. памяти акад. А. Крогериса, Рига, 22-24 октября 1991. - Рига, 1991.-С. 30-31

7. Высоковольтные мощные диоды с повышенным быстродействием / Гейфман Е.М., Максутова С.А., Аринушкин В.Н. и др. // Полупроводники и их применение в энергетике: Тез. докл. на Междунар. науч. конф. памяти акад. А. Крогериса, Рига, 22-24 октября 1991.-Рига, 1991.-С. 105-106.

8. Высоковольтные лавинные диоды / Гейфман Е.М., Максутова С.А., Мартыненко В.А. и др. // Импульсная и высокочастотная РВД-электроника: Тез. докл. всесоюз. совещ., Ленинград, 25-26 яеваря 1989 г.- Л., 1989.-С. 30

9. Современное состояние перспективы производства силовых полупроводниковых приборов на АО "Электровыпрямитель" / Гейфман Е.М., Ковтун В.И., Мартыненко В.А. и др. // Проблемы преобразования электроэнергии: Тез. докл. Междунар. конф., Москва, 8-9 декабря 1993 г. - М., 1993. - С. 5-6

10. Высоковольтные мощные силовые полупроводниковые приборы с повышенным быстродействием / Гейфман Е.М., Ковтун В.И., Конюхов A.B. и др. // Проблемы преобразования электроэнергии: Тез. докл. Междунар. конф., Москва, 8-9 декабря 1993 г. - М., 1993.-С. 13-14

11. Исследование образования и отжига радиационных дефектов в силовых полупроводниковых приборах при электронном облучении / Аринушкин В.Н., Гейфман Е.М., Ремешок А.Д. и др. // Электротехника. - 1993. -Вып.1. -

С. 60-63

12. Исследование возможности использования электронного и протонного облучения для регулирования процесса обратного восстановления силовых диодов / Гейфман Е.М., Ковтун И.И., Крылова И.В. и др. // Новые силовые полупроводниковые приборы. Проблемы обеспечения качества: Тез. докл. отрасл. науч.-техн. семинара, Саранск, 15-17 июня 1990 г. - Саранск, 1990. - С. 64

13. Исследование эффективности радиационных методов для регулирования параметров высоковольтных тиристоров с повышенным быстродействием / Аринушкин В.Н., Гейфман Е.М., Канев Д.Д., Крылова И.В. // Новые силовые полупроводниковые приборы. Проблемы обеспечения качества: Тез. докл. отраслевого научно-технического семинара, Саранск, 15-17 июня 1990 г.-Саранск, 1990.-С. 65

14. Параметры мощных кремниевых диодов облученных низкоэнергетическими электронами / Аринушкин В.Н., Берман Л.С., Гейфман Е.М., и др. // Журнал технической физики. - 1993.-Т. 63, Вып. 8.-С. 41-45

15. Беспалов Н.Н., Гейфман Е.М. Экспериментальное исследование площади начального включения и потерь при включении быстродействующих тиристоров // Полупроводники и их применение в энергетике: Тез. докл. на Междунар. науч. конф. памяти акад. А. Крогериса, Рига, 22-24 октября 1991 г. - Рига, 1991. - С. 100-101

16. Беспалов Н.Н., Гейфман Е.М. Экспериментальное исследование влияния геометрических и электрофизических параметров управляющего электрода тиристоров на формирование начальной области включения // Основные направления конструирования, технологии и исследования силовых полупроводниковых приборов: Тез. докл. III Всссоюз. науч.-техн. конф., Москва, 17-19 сентября 1991 г. - М., 1991.-С. 85-86

17. Особенности конструирования управляющего электрода мощного высоковольтного тиристора с повышенным быстродействием / Бурцев Э.Ф., Гейфман Е.М., Кафенгауз З.И. и др. // Основные направления конструирования, технологии и исследования силовых полупроводниковых приборов.Тез. докл. III Всесоюз. науч.-техн. конф., Москва, 17-19 сентября 1991г. - М., 1991. - С. 86-88

18. Пат. 2106038 Россия, МКИ 6 H 01 L 21/332, 21/18. Способ изготовления тиристоров / Е.М. Гейфман, В.В. Чибиркин, В.П. Михайлов, и др. - (Россия) . - №96114791; Заявл. 23.07.96; Опубл. 27.02.98, Бюл. №6. - 4 л.

19. Пат. 2119211 Россия, МКИ 6 H 01 L 21/66. Способ регулирования величины напряжения в открытом состоянии тиристоров и диодов / Е.М. Гейфман, Г.И. Громов, Д.Д. Канев - (Россия). - №96105145; Заявл. 13.03.96; Опубл. 20.09.98, Бюл. №26. - 5 л.

20. Пат. 2110113 Россия, МКИ 6 H 01 L 21/263. Способ регулирования величины заряда обратного восстановления полупроводниковых приборов с заданной точностью / Е.М. Гейфман, Д.Д. Канев, О.П. Ксенофонтов. - (Россия). -№961 19133; Заявл. 25.09.96; Опубл. 27.04.98, Бюл. №12. -4 л.

21. Беспалов H.H., Гейфман Е.М. Экспериментальное исследование площади начального включения и потерь в тиристорах при включении по цепи управления // Электротехника. - 1996. - Выи. I. - С. 48-51

22. Гейфман Е.М., Сережкин Ю.Н., Чнбиркин В.В. Распределение А-центров в базовых областях силовых полупроводниковых приборах при электронном облучении// Электротехника, - 1997. -Вып.11. - С. 21-23

23. Высоковольтные диоды повышенного быстродействия в тиристорно-импульсных преобразователях электроподвпжного состава постоянного тока/ Гейфман Е.М., Корнев A.C., Иванов H.A. и др. II Электротехника. - 1996. -Вып.12.-С. 11-14

24. Высоковольтные силовые полупроводниковые приборы с повышенным быстродействием для преобразователей железнодорожного транспорта / Гейфман Е.М., Герман А.Е., Конюхов A.B. и др. // Состояние и перспективы развития электроподвижного состава: Тез. докл. II Междунар. конф., Новочеркасск, 4-6 июня 1997 г. - Новочеркасск, 1997. - С. 25

25. Пат. 2112989 Россия, МКИ 6 G Ol R 31/26. Устройство для определения качества изготовления тиристоров / Е.М. Гейфман, A.A. Сафонов. - (Россия). - № 95120767/09; Заявл. 07.12.95; Опубл. 10.06.98, Бюл. № 16. - 6 л.

26. A.C. 1700709 А2 Россия, МКИ Н 02 М 1/08, 7/515. Устройство для коммутации тиристоров преобразователя / Г.Н. Коваливкер, H.H. Беспалов, A.B. Конюхов, Е.М. Гейфман. - Заявл. 22.08.89; Опубл. 23.12.91, Бюл. №47. -5 л.

27. Разработка и производство силовых полупроводниковых приборов в ОАО «Электровыпрямитель» I Гейфман Е.М., Елисеев В.В., Епишкин А.Н., Чибиркин В.В. // Методы и средства управления технологическими процессами: Тр. Междунар. конф., Саранск, 3-5 декабря 1997 г. - Саранск, 1997. - С. 78-80

28. Беспалов H.H., Гейфман Е.М. Метод и аппаратура для неразрушаю-щего определения diT/dt-стойкости силовых тиристоров // Актуальные проблемы электронного приборостроения [АПЭП-98]: Тр. IV Междунар. конф. гос. техн. ун-тета, Новосибирск, 23-26 сентября 1998 г. - Новосибирск, 1998. -Т. 7. - С. 39-40

29. Методы управления технологическим процессом электронного облучения СПП / Гейфман Е.М., Канев Д.Д., Федотов А.Н., Чибиркин В.В. // Методы и средства управления технологическими процессами: Тр. Междунар. конф., Саранск, 3-5 декабря 1997 г. - Саранск, 1997. - С. 73-77

30. Методы управления технологическим процессом электронного облучения СПП / Гейфман Е.М., Канев Д.Д., Федотов А.Н. и др. // Актуальные проблемы электронного приборостроения [АПЭП-98]: Тр. IV Междунар. конф.гос. техн. ун-тета, Новосибирск, 23-26 сентября 1998 г. - Новосибирск, 1998.-Т. 2.-С. 185-188

31. Современное состояние и перспективы развития приборов силовой электроники на ОАО "Электровыпрямитель" /Чибиркин В.В., Рожков Л.А., Елисеев В.В., Гейфман Е.М. // Проблемы и прикладные вопросы физики: Тез.

докл. II междунар. науч.-техн. конф., Саранск, 16-19 июня 1999 г.- Саранск, 1999.-С.4

32. Чибиркин В.В., Гейфман Е.М. Исследование влияния протонного облучения на основные параметры тиристоров // Проблемы и прикладные вопросы физики Мордов. гос. пед. ин-та: Тез. докл. II междунар.науч.-техн. конф., Саранск, 16-19 июня 1999 г. - Саранск, 1999. - С. 190

33. Беспалов H.H., Гейфман Е.М. Оптимизация параметров источников импульсов управления силовых тиристоров // «Электротехника 2010 год: Перспективные направления в развитии энергетики и электротехнического оборудования в 2000-2010 годах»: Тр. V Междунар. Симпозиума, Москва, 1922 октября 1999 г. - М., 1999. - Т.2. - С. 295-297

34. Беспалов H.H., Гейфман Е.М. Методы и аппаратура для определения качества включения силовых тиристоров II «Электротехника 2010 год: Перспективные направления в развитии энергетики и электротехнического оборудования в 2000-2010 годах»: Тр. V Междунар. Симпозиума, Москва, 19-22 октября 1999 г. - М„ 1999. - Т.2. - С. 298-303

35. Беспалов H.H., Гейфман Е.М., Перфильев O.A. О некоторых технологических причинах, обуславливающих снижение diT/dt-стойкости силовых тиристоров II Медицина. Естественные и технические науки: Материалы IV науч. конф. молодых ученых, Саранск, 19-23 апреля 1999 г. - Саранск, 1999. -С. 202-203

36. Беспалов H.H., Гейфман Е.М. Оптимизация параметров демпфирующего RC-контуров для обеспечения diT/dt-стойкости силовых тиристоров // Методы и средства управления технологическими процессами: Тр. III Междунар. науч. конф., Саранск, 25-27 октября 1999 г. - Саранск, 1999. - С. 36-40

37. Гейфман Е.М., Елисеев В.В., Чибиркин В.В. Современное состояние и перспективы развития производства силовой электроники II «Электротехника 2010 год: Перспективные направления в развитии энергетики и электротехнического оборудования в 2000-2010 годах»: Тр. V Междунар. Симпозиума, Москва, 19-22 октября 1999 г. - М„ 1999. -Т.2. - С. 228-231

38. Чибиркин В.В., Гейфман Е.М. Экспериментальное исследование влияния локального электронного облучения на основные параметры тиристоров // «Электротехника 2010 год: Перспективные направления в развитии энергетики и электротехнического оборудования в 2000-2010 годах»: Тр. V Междунар. Симпозиума, Москва, 19-22 октября 1999 г. - М., 1999. - Т.2. - С. 290-294

39. A.C. № 1491179 AI Россия, МКИ G 01 R 31/26. Способ определения качества изготовления тиристора / Е.М. Гейфман, А.Н. Брагин, С.И. Мягкова. - Заявл. 06.07.87; Опубл. 27.02.00, Бюл. №6.-2 л.

40. A.C. № 1809701 AI Россия, МКИ Н 01 L 21/263. Способ изготовления силовых кремниевых диодов / В.Н. Аринушкин, J1.C. Берман, Е.М. Гейфман и др.-Заявл. 16.07.90; Опубл. 20.12.99, Бюл. № 35. - 5 л.

Введение

Часть I. Разработка методов контролируемого регулирования времени жизни неравновесных носителей заряда (ННЗ)

Введение

Глава 1. Обзор научно-технической литературы

1.1. Методы регулирования времени жизни неравновесных носителей заряда в структурах силовых полупроводниковых приборов

1.1.1. Диффузионные методы уменьшения времени жизни ННЗ

1.1.2. Радиационные методы уменьшения времени жизни ННЗ

1.1.2.1. Электронное и Т-облучение

1.1.2.2. Протонное облучение

1.2. Регулирование статических и динамических характеристик мощных тиристоров и диодов путем регулирования времени жизни ННЗ

1.3. Выводы и постановка задачи

Глава 2. Исследование рекомбинационных центров, вводимых в силовые полупроводниковые приборы (СПП) для управления временем жизни

2.1. Исследование образования и отжига радиационных дефектов в силовых полупроводниковых приборах при электронном облучении

2.2. Исследование распределения концентрации А-центров в базовых областях силовых полупроводниковых приборов при облучении на установке БОИС

2.3. Исследование распределения концентрации золота после его диффузии в тиристорных структурах

2.4. Исследование радиационных дефектов в силовых полупроводниковых приборах при протонном облучении

2.5. Выводы

Глава 3. Исследование влияния облучения протонами и электронами с энергией, близкой к порогу дефектообразования, 78 на основные параметры СПП

3.1. Исследование влияния протонного облучения на основные параметры тиристоров

3.1.1. Исследование влияния энергии и дозы протонного облучения на основные параметры тиристоров

3.1.2. Исследование влияния отжига на параметры тиристоров, облученных протонами

3.2. Исследование влияния облучения электронами с энергией близкой к порогу дефектообразования на параметры кремниевых диодов

3.3. Выводы

Глава 4. Оптимизация процессов регулирования времени жизни неравновесных носителей заряда в диодах и тиристорах в условиях массового производства

4.1. Оптимизация режима электронного облучения при регулировании величины импульсного напряжения в открытом состоянии для тиристоров и прямого напряжения для диодов

4.2. Оптимизация процесса электронного облучения при регулировании величин заряда обратного восстановления

4.3. Оптимизация процесса локального облучения выпрямительных элементов тиристоров

4.4. Выводы

Часть II. Разработка высоковольтных приборов с повышенным быстродействием и методов контроля переходных процессов в этих приборах

Введение

Глава 5. Обзор научно-технической литературы

5.1. Некоторые вопросы оптимизации параметров тиристоров

5.2. Особенности процесса включения силовых тиристоров импульсом тока управления при повышенных значениях скорости нарастания тока в открытом состоянии

5.3. Анализ причин и механизмов отказа тиристоров при включении при повышенных значениях скорости нарастания тока в открытом состоянии

5.4. Выводы

Глава 6. Разработка и экспериментальные исследования высоковольтных приборов с повышенным быстродействием

6.1. Разработка конструкции и технологического процесса изготовления высоковольтных тиристоров с повышенным быстродействием

6.2. Экспериментальные исследования работы высоковольтных тиристоров с повышенным быстродействием

6.2.1. Исследования процесса включения тиристоров с повышенным быстродействием с помощью техники тепловидения

6.2.2. Измерение мощности потерь при работе высоковольтных тиристоров с повышенным быстродействием в импульсных режимах

6.3. Экспериментальные исследования работы высоковольтных диодов с повышенным быстродействием

6.4. Выводы

Глава 7. Методы для определения площади первоначального включения тиристоров 195 7.1. Модели для расчета площади первоначального включения

7.1.1. Модель для расчета величины площади первоначального включения тиристоров с управляющим электродом прямоугольной формы

7.1.2. Модель для расчета величины площади первоначального включения тиристоров с управляющим электродом круглой формы

7.2. Исследование влияния конструкции управляющего электрода и режима включения тиристора на величину площади первоначального включения

7.3. Экспериментальный метод определения площади первоначального включения

7.4. Экспериментальное исследование зависимости площади первоначального включения и энергии потерь в тиристорах при их включении от конструкции управляющего электрода и режимов включения тиристора

7.5. Выводы

Глава 8. Неразрушающие методы определения величины критической скорости нарастания тока в открытом состоянии тиристоров

8.1. Экспериментальные исследования предельных режимов включения тиристоров

8.2. Исследование надежности работы тиристоров в ресурсных режимах включения с повышенными значениями скорости нарастания тока в открытом состоянии

8.3. Экспериментальный неразрушающий метод определения критической скорости нарастания тока в открытом состоянии тиристора

8.4. Расчетный метод оценки критической скорости нарастания тока в открытом состоянии

8.5. Выводы

Глава 9. Методы для контроля качества выключения тиристоров

9.1. Метод выявления тиристоров с недостаточной величиной критического заряда включения в области управляющего электрода

9.2. Метод для исследования зависимости времени выключения тиристоров от величины тока обратного восстановления

9.3. Выводы 271 Заключение 272 Список использованной литературы

Силовые полупроводниковые приборы (СПП) являются основной элементной базой силовой преобразовательной техники. Их характеристики определяют эффективность преобразователей, которые применяются во многих областях народного хозяйства - электрифицированном транспорте, в химической и горнодобывающей промышленности, черной и цветной металлургии, самолето- и судостроении, электроэнергетике и в станкостроении и т.д.

До последнего времени отечественным силовым полупроводниковым приборостроением были освоены и серийно производились СПП двух классов: мощные и сверхмощные высоковольтные СПП с низкими динамическими характеристиками (низкочастотные тиристоры и диоды). Они могут иметь блокирующее напряжение до 6 кВ и более;

СПП с высокими динамическими характеристиками (частотные, быстродействующие), которые, однако, являются относительно низковольтными. Блокирующее напряжение у них не более 2 кВ.

Это деление обусловлено тем, что существует ряд ограничений, которые делают невозможным сочетание в одном классе приборов максимальных значений его основных характеристик - повторяющегося импульсного напряжения в закрытом состоянии (\Jdrm), импульсного напряжения в открытом состоянии (Цтм), времени выключения заряда обратного восстановления (С)гг) и др. Одни ограничения носят принципиальный характер и связаны с физическими принципами работы приборов на основе многослойных структур с р-п-переходами, другие ограничения связаны с техническим уровнем производства (качество исходного кремния, технологическое оснащение и т.д.).

Для многих областей применения, в частности, в железнодорожном транспорте с асинхронными тяговыми двигателями, нужны СПП с блокирующим напряжением 4-6 кВ, которые должны работать на повышенных частотах 100 Гц<{<1 кГц при сравнительно небольшой скорости нарастания анодного тока с11т/с11:~50 А/мкс.

Предполагалось, что в этом частотном диапазоне можно использовать низкочастотные СПП. Однако, например, в низкочастотных высоковольтных тиристорах из-за низких значений скорости распространения включенного состояния и слабого разветвления управляющего электрода (УЭ) велика длительность процесса включения всей площади прибора (Ъ). Типичные значения для высоковольтных тиристоров составляют ~ 1 мс, а для приборов большой площади могут составлять ~2ч-3 мс и выше, что совершенно неприемлемо при работе на частоте в сотни Гц. Кроме того, при изготовлении этих приборов практически не производится контролируемое регулирование времени жизни (т) неравновесных носителей заряда (ННЗ) в базовых областях, поскольку время выключения не является лимитирующим параметром при работе на промышленной частоте 50 Гц. При работе же на повышенных частотах этот параметр становится принципиально важным, что приводит к необходимости прецизионного контроля т. Кроме того, значительно возрастает доля коммутационных потерь и для их уменьшения необходимо существенно изменить конструкцию прибора.

Использование в указанных режимах существующих частотных и быстродействующих СПП также нецелесообразно. Эти приборы разработаны для диапазона частот 1<(<20 кГц, поэтому они сравнительно низковольтны (Цо1ш<2 кВ), а во-вторых, конструкция их управляющего электрода, рассчитанная на работу в области очень больших скоростей нарастания тока, при существенно меньших скоростях нарастания, характерных для диапазона частот 100 <(<1000 Гц, работает с низкой эффективностью. В связи с этим актуальной становится проблема создания нового класса силовых полупроводниковых приборов - высоковольтных СПП для средних частот, или высоковольтных приборов с повышенным быстродействием (ВППБ).

Целью настоящей работы является создание нового класса полупроводниковых приборов - высоковольтных полупроводниковых приборов с повышенным быстродействием, разработка технологических методов их изготовления и методов контроля качества приборов в условиях серийного производства.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Разработать методы контролируемого регулирования времени жизни ННЗ в СПП, обеспечивающие высокий процент выхода годных приборов с заданными свойствами и высокими динамическими параметрами.

2. Разработать конструкцию, технологический процесс производства ВППБ и провести экспериментальные исследования их работы.

3. Разработать неразрушающие методы контроля переходных процессов включения и выключения в СПП, которые применимы для оценки качества приборов в условиях серийного производства.

При их решении использовались методы моделирования физических процессов, протекающих в СПП и экспериментальные исследования этих процессов. В качестве объектов исследований выбраны все классы СПП, что обусловлено широкой областью их применения.

Работа состоит из введения, 9 глав, заключения, списка использованной литературы и восьми приложений.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Результаты теоретических и экспериментальных исследований физических процессов в р-п-р-п-структурах, приведшие к созданию нового класса СПП - высоковольтных полупроводниковых приборов с повышенным быстродействием, которые способны эффективно работать в преобразователях в области средних частот.

2. Радиационно-технологические режимы, защищенные патентами и авторскими свидетельствами, обеспечивающие получение наилучших сочетаний динамических и статических характеристик мощных диодов и тиристоров, а именно: а) при облучении тиристоров протонами длина их пробега такова, что область повышенной рекомбинации располагается в п-базовой области, не попадая при этом в область объемного заряда анодного р-п-перехода, а после облучения проводится термостабилизирующий отжиг в течение 3-5 часов при температуре 500-520 К; б) при облучении диодов электронами их энергия на поверхности полупроводникового элемента такова, что, с учетом потерь энергии электронами в материале контактного покрытия и в эмиттерной области, ее величина в области р-п-перехода не менее 250 кэВ, но не более 500-^600 кэВ; в) с целью обеспечения малого различия по величине регулируемых параметров электронное облучение СПП в условиях массового производства проводится в два этапа. До облучения необходимо измерить регулируемый параметр (и, С)гг, 1Ч, т), произвести первое облучение с заранее определенной минимальной дозой, повторно измерить регулируемый параметр, разбраковать приборы на группы по величине этого параметра и на приборах, у которых регулируемый параметр не достиг заданного значения, провести повторное облучение с дозой, рассчитанной из соотношений, полученных в диссертации.

3. Результаты исследования изменения времени жизни ННЗ в ВППБ подвергнутых электронному и протонному облучению, показавшие, что оно практически полностью обусловлено введением А-центров и дивакан-сий, причем эффективность рекомбинации ННЗ на дивакансиях в 10-^15 раз больше, чем на А-центрах.

4. Результаты исследования процессов включения и выключения ВППБ и разработка физических основ проектирования, методов управления технологическим процессом и методов контроля их качества в условиях серийного производства. А именно:

4.1. Неразрушающий расчетно-экспериментальный метод определения важнейшего параметра этих тиристоров - величины площади первоначального включения (Эо), особенностью которого является определение максимальной для исследуемого тиристора скорости нарастания тока в от

16 крытом состоянии при его включении на активную нагрузку, исходя из которой определяется величина 8о для данного тиристора.

4.2. Неразрушающий расчетно-экспериментальный метод определения величины критической скорости нарастания тока в открытом состоянии тиристоров, особенностью которого является определение величины 8о для каждого тиристора, разработанным способом (п. 4.1), и установление исходя из найденной величины Бо критической энергии потерь, выделение которой допустимо при каждом включении тиристора.

4.3. Методы контроля и корректировки качества изготовления тиристоров, заключающиеся в выявлении тиристоров с недостаточной величиной критического заряда включения в области управляющего электрода и последующего его увеличения с помощью проведения электронного облучения.

Часть I

Разработка методов контролируемого регулирования времени жизни неравновесных носителей заряда

Введение

Задача улучшения динамических свойств и получения оптимальных параметров СПП связана прежде всего с необходимостью контролируемого уменьшения времени жизни неравновесных носителей заряда.

Практически все методы уменьшения времени жизни ННЗ в монокристаллическом кремнии основаны на создании дополнительных каналов рекомбинации носителей заряда через ловушки, вводимые в объем кристалла либо путем диффузии, либо радиационными методами при облучении полупроводника пучком частиц высоких энергий.

Специфика применения какого-либо метода регулирования т определяется спектром и свойствами вводимых центров рекомбинации (ЦР), их распределением по объему кристалла и термостабильностью, а также исходными геометрическими и электрофизическими свойствами полупроводниковой структуры до осуществления регулирования т. Поэтому, хотя различные способы регулирования т широко применяются за рубежом для управления динамическими свойствами полупроводниковых приборов, их непосредственное использование в производстве отечественных СПП невозможно, т.к. приводимые в этих работах сведения о характеристиках ЦР, их пространственном распределении и влиянии на основные параметры СПП противоречивы и часто недостаточно полны.

Большие возможности для создания СПП с высоким сочетанием параметров предоставляют процессы протонного облучения и облучения электронами с энергией близкой к порогу дефектообразования. Эти процессы позволяют создавать не однородные пространственные распределения ЦР.

18

Однако их влияние на основные параметры приборов изучено недостаточно.

Кроме того, имеющиеся данные о зависимости основных параметров СПП, в частности, величины импульсного напряжения в открытом состоянии для тиристоров и импульсного прямого напряжения для диодов, а также величины заряда обратного восстановления этих приборов, от исходных свойств прибора и режима облучения не позволяют осуществлять регулирование этих величин с заданной точностью при серийном производстве СПП.

Поэтому изучение свойств ЦР, образующихся в процессе производства отечественных СПП, и разработка с учетом этого методов контролируемого регулирования т ННЗ является актуальной.

Наиболее перспективными методами регулирования х являются радиационные методы, поскольку они, в частности:

1. Позволяют проводить регулирование времени жизни ННЗ после полного изготовления выпрямительных элементов СПП;

2. Позволяют варьировать спектром дефектов, а также создавать неоднородное по площади и глубине распределения ЦР.

Основные результаты диссертации изложены в работах:

1. Гейфман Е.М. Высоковольтные полупроводниковые приборы с повышенным быстродействием / Мордов.гос.-ун-т им. Н.П. Огарева. - Саранск, 2000. - 56 с.

2. Гейфман Е.М., Чибиркин В.В. Методы контролируемого регулирования времени жизни неравновесных носителей заряда в силовых полупроводниковых приборах / Мордов.гос.-ун-т им. Н.П. Огарева. - Саранск, 2000. - 28 с.

3. Высоковольтные тиристоры с повышенным быстродействием / Гейфман Е.М., Конюхов A.B., Лапшина И.Н. и др. // Электротехника. -1988.-Вып. 9.-С. 25-28

4. Силовые полупроводниковые приборы ОАО "Электровыпрямитель" / Гейфман Е.М., Ковтун В.И., Мартыненко В.А. и др. // Методы и средства управления технологическими процессами: Тез. докл. на межреспубл. науч. конф., Саранск, 13-15 февраля 1989 г. - Саранск, 1989. - С. 15-16

5. Высоковольтные тиристоры с улучшенными динамическими характеристиками / Гейфман Е.М., Конюхов A.B., Локтаев Ю.М. и др. // Новые силовые полупроводниковые приборы. Проблемы обеспечения качества: Тез. докл. отрасл. науч.-техн. семинара, Саранск, 15-17 июня 1990 г. - 1990, С. 63

6. Новые высоковольтные силовые полупроводниковые приборы для электроподвижного состава / Гейфман Е.М., Иньков Ю.М., Конюхов A.B. и др. // Полупроводники и их применение в энергетике: Тез. докл. на Меж-дунар. науч. конф. памяти акад. А. Крогериса, Рига, 22-24 октября 1991. -Рига, 1991.-С. 30-31

7. Высоковольтные мощные диоды с повышенным быстродействием / Гейфман Е.М., Максутова С.А., Аринушкин В.Н. и др. // Полупроводники и их применение в энергетике: Тез. докл. на Междунар. науч. конф. памяти акад. А. Крогериса, Рига, 22-24 октября 1991. - Рига, 1991. - С. 105-106.

8. Высоковольтные лавинные диоды / Гейфман Е.М., Максутова С.А., Мартыненко В.А. и др. // Импульсная и высокочастотная РВД-электроника: Тез. докл. всесоюз. совещ., Ленинград, 25-26 яеваря 1989 г. -Л., 1989.-С. 30

9. Современное состояние перспективы производства силовых полупроводниковых приборов на АО "Электровыпрямитель" / Гейфман Е.М., Ковтун В.И., Мартыненко В.А. и др. // Проблемы преобразования электроэнергии: Тез. докл. Междунар. конф., Москва, 8-9 декабря 1993 г. - М., 1993.-С. 5-6

10. Высоковольтные мощные силовые полупроводниковые приборы с повышенным быстродействием / Гейфман Е.М., Ковтун В.И., Конюхов A.B. и др. // Проблемы преобразования электроэнергии: Тез. докл. Междунар. конф., Москва, 8-9 декабря 1993 г. - М., 1993. - С. 13-14

11. Исследование образования и отжига радиационных дефектов в силовых полупроводниковых приборах при электронном облучении / Ари-нушкин B.H., Гейфман Е.М., Ременюк А.Д. и др. // Электротехника. - 1993. -Вып.1.-С. 60-63

12. Исследование возможности использования электронного и протонного облучения для регулирования процесса обратного восстановления силовых диодов / Гейфман Е.М., Ковтун И.И., Крылова И.В. и др. // Новые силовые полупроводниковые приборы. Проблемы обеспечения качества: Тез. докл. отрасл. науч.-техн. семинара, Саранск, 15-17 июня 1990 г. - Саранск, 1990.-С. 64

13. Исследование эффективности радиационных методов для регулирования параметров высоковольтных тиристоров с повышенным быстродействием / Аринушкин В.Н., Гейфман Е.М., Канев Д.Д., Крылова И.В. // Новые силовые полупроводниковые приборы. Проблемы обеспечения качества: Тез. докл. отраслевого научно-технического семинара, Саранск, 1517 июня 1990 г. - Саранск, 1990. - С. 65

14. Параметры мощных кремниевых диодов облученных низкоэнергетическими электронами / Аринушкин В.Н., Берман Л.С., Гейфман Е.М., и др. // Журнал технической физики. - 1993. - Т. 63, Вып. 8. - С. 41-45

15. Беспалов Н.Н., Гейфман Е.М. Экспериментальное исследование площади начального включения и потерь при включении быстродействующих тиристоров // Полупроводники и их применение в энергетике: Тез. докл. на Междунар. науч. конф. памяти акад. А. Крогериса, Рига, 22-24 октября 1991 г. - Рига, 1991. - С. 100-101

16. Беспалов Н.Н., Гейфман Е.М. Экспериментальное исследование влияния геометрических и электрофизических параметров управляющего электрода тиристоров на формирование начальной области включения // Основные направления конструирования, технологии и исследования силовых полупроводниковых приборов: Тез. докл. III Всесоюз. науч.-техн. конф., Москва, 17-19 сентября 1991 г. - М., 1991. - С. 85-86

17. Особенности конструирования управляющего электрода мощного высоковольтного тиристора с повышенным быстродействием / Бурцев Э.Ф., Гейфман Е.М., Кафенгауз З.И. и др. // Основные направления конструирования, технологии и исследования силовых полупроводниковых при-боров:Тез. докл. III Всесоюз. науч.-техн. конф., Москва, 17-19 сентября 1991г.-М., 1991.-С. 86-88

18. Пат. 2106038 Россия, МКИ 6 Н 01 Ь 21/332, 21/18. Способ изготовления тиристоров / Е.М. Гейфман, В.В. Чибиркин, В.П. Михайлов, и др. -(Россия). - №96114791; Заявл. 23.07.96; Опубл. 27.02.98, Бюл. №6. - 4 л.

19. Пат. 2119211 Россия, МКИ 6 Н 01 Ь 21/66. Способ регулирования величины напряжения в открытом состоянии тиристоров и диодов / Е.М. Гейфман, Г.И. Громов, Д.Д. Канев - (Россия). - №96105145; Заявл. 13.03.96; Опубл. 20.09.98, Бюл. №26. - 5 л.

20. Пат. 2110113 Россия, МКИ 6 Н 01 Ь 21/263. Способ регулирования величины заряда обратного восстановления полупроводниковых приборов с заданной точностью / Е.М. Гейфман, Д.Д. Канев, О.П. Ксенофонтов. -(Россия). - №96119133; Заявл. 25.09.96; Опубл. 27.04.98, Бюл. №12. - 4 л. л

21. Беспалов H.H., Гейфман Е.М. Экспериментальное исследование площади начального включения и потерь в тиристорах при включении по цепи управления // Электротехника. - 1996. - Вып. 1. - С. 48-51

22. Гейфман Е.М., Сережкин Ю.Н., Чибиркин В.В. Распределение А-центров в базовых областях силовых полупроводниковых приборах при электронном облучении // Электротехника. - 1997. -Вып.11. - С. 21-23

23. Высоковольтные диоды повышенного быстродействия в тиристор-но-импульсных преобразователях электроподвижного состава постоянного тока/ Гейфман Е.М., Корнев A.C., Иванов H.A. и др. // Электротехника.

1996. -Вып. 12. - С. 11-14

24. Высоковольтные силовые полупроводниковые приборы с повышенным быстродействием для преобразователей железнодорожного транспорта / Гейфман Е.М., Герман А.Е., Конюхов A.B. и др. // Состояние и перспективы развития электроподвижного состава: Тез. докл. II Междунар. конф., Новочеркасск, 4-6 июня 1997 г. - Новочеркасск, 1997. - С. 25

25. Пат. 2112989 Россия, МКИ 6 G 01 R 31/26. Устройство для определения качества изготовления тиристоров / Е.М. Гейфман, A.A. Сафонов. -(Россия). - № 95120767/09; Заявл. 07.12.95; Опубл. 10.06.98, Бюл. № 16. - 6 л.

26. A.C. 1700709 А2 Россия, МКИ Н 02 М 1/08, 7/515. Устройство для коммутации тиристоров преобразователя / Г.Н. Коваливкер, H.H. Беспалов, A.B. Конюхов, Е.М. Гейфман. - Заявл. 22.08.89; Опубл. 23.12.91, Бюл. № 47. - 5 л.

27. Разработка и производство силовых полупроводниковых приборов в ОАО «Электровыпрямитель» / Гейфман Е.М., Елисеев В.В., Епишкин А.Н., Чибиркин В.В. // Методы и средства управления технологическими процессами: Тр. Междунар. конф., Саранск, 3-5 декабря 1997 г. - Саранск,

1997.-С. 78-80

28. Беспалов H.H., Гейфман Е.М. Метод и аппаратура для неразру-шающего определения сйт/сИ-стойкости силовых тиристоров // Актуальные проблемы электронного приборостроения [АПЭП-98]: Тр. IV Междунар. конф. гос. техн. ун-тета, Новосибирск, 23-26 сентября 1998 г. - Новосибирск, 1998.-Т. 7.-С. 39-40

29. Методы управления технологическим процессом электронного облучения СПП / Гейфман Е.М., Канев Д.Д., Федотов А.Н., Чибиркин В.В. // Методы и средства управления технологическими процессами: Тр. Между-нар. конф., Саранск, 3-5 декабря 1997 г. - Саранск, 1997. - С. 73-77

30. Методы управления технологическим процессом электронного облучения СПП / Гейфман Е.М., Канев Д.Д., Федотов А.Н. и др. // Актуальные проблемы электронного приборостроения [АПЭП-98]: Тр. IV Между-нар. конф.гос. техн. ун-тета, Новосибирск, 23-26 сентября 1998 г. - Новосибирск, 1998.-Т. 2.-С. 185-188

31. Современное состояние и перспективы развития приборов силовой электроники на ОАО "Электровыпрямитель" /Чибиркин В.В., Рожков JI.A., Елисеев В.В., Гейфман Е.М. // Проблемы и прикладные вопросы физики: Тез. докл. II междунар. науч.-техн. конф., Саранск, 16-19 июня 1999 г.- Саранск, 1999.-С.4

32. Чибиркин В.В., Гейфман Е.М. Исследование влияния протонного облучения на основные параметры тиристоров // Проблемы и прикладные вопросы физики Мордов. гос. пед. ин-та: Тез. докл. II междунар.науч.-техн. конф., Саранск, 16-19 июня 1999 г. - Саранск, 1999. - С.190

33. Беспалов H.H., Гейфман Е.М. Оптимизация параметров источников импульсов управления силовых тиристоров // «Электротехника 2010 год: Перспективные направления в развитии энергетики и электротехнического оборудования в 2000-2010 годах»: Тр. V Междунар. Симпозиума, Москва, 19-22 октября 1999 г. - М., 1999. - Т.2. - С. 295-297

34. Беспалов H.H., Гейфман Е.М. Методы и аппаратура для определения качества включения силовых тиристоров // «Электротехника 2010 год: Перспективные направления в развитии энергетики и электротехнического оборудования в 2000-2010 годах»: Тр. V Междунар. Симпозиума, Москва, 19-22 октября 1999 г. - М., 1999. - Т.2. - С. 298-303

35. Беспалов H.H., Гейфман Е.М., Перфильев O.A. О некоторых технологических причинах, обуславливающих снижение diT/dt-стойкости силовых тиристоров // Медицина. Естественные и технические науки: Материалы IV науч. конф. молодых ученых, Саранск, 19-23 апреля 1999 г. - Саранск, 1999. - С. 202-203

36. Беспалов H.H., Гейфман Е.М. Оптимизация параметров демпфирующего RC-контуров для обеспечения dix/dt-стойкости силовых тиристоров // Методы и средства управления технологическими процессами: Тр. III Междунар. науч. конф., Саранск, 25-27 октября 1999 г. - Саранск, 1999. - С. 36-40

37. Гейфман Е.М., Елисеев В.В., Чибиркин В.В. Современное состояние и перспективы развития производства силовой электроники // «Электротехника 2010 год: Перспективные направления в развитии энергетики и электротехнического оборудования в 2000-2010 годах»: Тр. V Междунар. Симпозиума, Москва, 19-22 октября 1999 г. - М., 1999. -Т.2. - С. 228-231

38. Чибиркин В.В., Гейфман Е.М. Экспериментальное исследование влияния локального электронного облучения на основные параметры тиристоров // «Электротехника 2010 год: Перспективные направления в развитии энергетики и электротехнического оборудования в 2000-2010 годах»: Тр. V Междунар. Симпозиума, Москва, 19-22 октября 1999 г. - М., 1999. -Т.2. - С. 290-294

39. A.C. № 1491179 AI Россия, МКИ G 01 R 31/26. Способ определения качества изготовления тиристора / Е.М. Гейфман, А.Н. Брагин, С.И. Мягкова. - Заявл. 06.07.87; Опубл. 27.02.00, Бюл. №6.-2 л.

40. A.C. № 1809701 AI Россия, МКИ Н 01 L 21/263. Способ изготовления силовых кремниевых диодов / В.Н. Аринушкин, JI.C. Берман, Е.М. Гейфман и др. - Заявл. 16.07.90; Опубл. 20.12.99, Бюл. № 35. - 5 л.

Заключение

1. Милне А. Примеси с глубокими уровнями в полупроводниках. -М.:Мир, 1977-586 с.

2. Collins C.B., Carlson R.O., Gallagher C.J. Properties of Gold-Doped Silicon // Physical Review. 1957. - V. 105. -№.4. - P.l 168-1174

3. Bemski G. Recombination Properties of Gold in Silicon // Physical Review. 1958. -V. 111. -№.6. -P.1515-1521

4. Bruchner B. Electrical Properties of Gold-Doped Silicon // Physica Status Solidi. 1971. -№.A4. -P.685

5. Bullis W.M. Properties of gold in Silicon // Solid-State Electronics. -1966. V. 9. - №.2. - P. 143-147

6. Kendall D.L., De Vries D.B. Semiconductor Silicon the Electrochemical Society. New-York, 1969 - 358 p.

7. Wilcox W.R., LaChapelle T.J. Mechanism of Gold Diffusion into Silicon // Journal of Applied physics. 1964. - V. 35. - №.1. - P.240-246

8. Sprokel G.J., Fairfield J.M. Diffusion of gold into silicon crystals // Journal Electrochemical Society. 1965. - V. 112. - №.2. - P.200

9. Sprokel G.J. Interstitial-Substitutional diffusion in a finite medium, gold into silicon // Journal Electrochemical Society. 1965. - V. 112. - №.8. - P.807-815

10. Болтакс Б.И., Куликов Г.С., Малкович Р.Ш. Электрический перенос золота в кремнии // Физика и техника полупроводников. 1960. - Т.2. -Вып.2. - С.2395

11. Шокли В. Теория электронных полупроводников. Приложения к теории транзисторов М.: Изд-во иностр. лит-ры, 1953. - 714 с.

12. Carchano H., Juhd С. Electrical Properties of Silicon Doped with Platinum // Solid-State Electronics. 1970. - V. 13. - P. 83

13. Baliga B.J., Sun E. Comparison of gold, platinum and electron irradiation for controlling lifetime in power rectifiers // IEEE Transactions on electron devices. 1977. - V. ED-24. - №.6. - P.685-688

14. Лебедев А.А., Соболев Н.А., Урунбаев Б.М. Исследование параметров уровней платины в n-Si // Физика и техника полупроводников. -1981.-Т. 15. Вып.8. - С. 1519-1522

15. Вавилов B.C., Ухин Н.А. Радиационные эффекты в полупроводниках и полупроводниковых приборах. М.: Атомиздат, 1969. - 311 с.

16. Конозенко И.Д., Хиврич В.И., Семенюк А.Б. Радиационные эффекты в кремнии. Киев: Наукова думка, 1974. - 199с.

17. Физические процессы в облученных полупроводниках / Под ред. Л.С. Смирнова. Новосибирск: Наука, 1977. -256с.

18. Вопросы радиационной технологии полупроводников / Под ред. Л.С. Смирнова.- Новосибирск: Наука, 1980. 296с.

19. Defects in irradiated silicon. II. Infrared absorption of the Si-A center / Corbett J.W., Watkins G.D., Chrenko R.M., McDonald R.S. // Physical Review. 1961. - У. 121. -№.4. - P.1015-1020

20. Glaenzer R.H., Wolt C.J. Recombination in gamma-irradiated silicon //Journal of Applied physics. 1965. -V. 36. -№.7. -P.213-216

21. Barnes C.E. Gamma-induced trapping levels in Si with and without gold doping // Journal of Electronic Materials. 1979. - V. 8. - №.4. - P.437-457

22. Brotherton S.D., Bradley P. Defect production and lifetime control in electron and y-irradiated silicon // Journal of Applied physics. 1982. - V. 53. -№.8. -P.5720-5732

23. Evwaraye A.D., Baliga B.J. The dominant recombination centers in electron irradiated semiconductors devices // Journal Electrochemical Society. - 1977. - V. 124. - №.6. - P.913-916

24. Ковешников С.В., Носенко С.В., Якимов Е.Б. Перестройка радиационных дефектов в Si, стимулированная атомарным водородом // Физика и техника полупроводников. 1988. - Т. 22. - Вып.5. - С. 922-924

25. Kuchinskii P.V., Lomako V.M. The effect of thermal and radiation defects on the recombination properties of the base region of diffused silicon p-n structures // Solid-State Electronics. 1986. - V. 29. - №.10. - РЛ041-1051

26. Атабиев И.Е., Горюнов H.H., Ладыгин Е.А. Исследование спектра глубоких радиационных центров в п-р-п транзисторах методом релаксационной спектроскопии // Электронная техника. Сер.2, Полупроводниковые приборы. 1982. - Вып.6. - С. 34-37

27. Jellison G.E. Transient capacitance studies of an electron trap at Ec-Et=0.105 eV in phosphorus-doped silicon // Journal of Applied physics. 1982. -V. 53. - №.8. - P.5715-5719

28. Lee J.H., Corbett J.W., Brower K.L. EPR of a carbon-oxygen-divacancy complex in irradiated silicon // Physica Status Solid (c). 1977. - V. 41. - №.5. - P.637-647

29. Образование радиационных дефектов в кремнии n-типа при облучении электронами 1,2 ГэВ / Касилов В.И., Лугаков П.Ф. и др. // Физика и техника полупроводников. 1978. - Т. 12. - Вып.8. - С. 1636-1638

30. Walker J.W., Sah С.Т. Properties of 1.0 meV electron irradiated defects centres in silicon // Physical Review. 1973. - V. 7. - №. 12. - P.4587-4605

31. Колодин Л.Г., Мукашев Б.Н. Рекомбинационные и электрические свойства кремния р-типа, облученного электронами // Физика и техника полупроводников. 1980. - Т. 14. - Вып.9. - С. 1756-1750

32. Guogang Q., Zonglu U. The convergent effect of the annealing temperatures of electron irradiated defects in FZ silicon grown in hidrogen // SolidState Communications. 1985. -V. 53. -№.11. -P.975-978

33. Study of primary and secondary radiation defects formation and annealing in p-type silicon / Mukashev B.N., Kolodin L.G., Nussupov K.N. etal. 11 Radiation Effects. 1980. - V. 46. - №.1. - P. 79-84

34. Weinberg 1., Swartz С. K. Original reverse annealing in radiation -damaged silicon solar cells // Applied Physics Letters. 1980. - V. 36. - №.8. -P.693

35. Defect energy levels in boron-doped silicon irradiated with 1 MeV electrons / Mooney P.M., Cheug L.J., Suli M. et al. // Physical Review. 1977. -V. 15. -№.10. -P.3836-3843

36. Kimerling L.C. New developments in defect studies in semiconductors // IEEE Transactions Nuclear Science. 1976. - V. 23. - №.9. - P. 1497-1505

37. Photon effect on electron-irradiated boron-doped silicon solar sell / Roux M., Jacques В., Reulet R., Crabb R.L. // Journal of Applied physics. -1984. V. 56. - №.2. - P.531-537

38. Власенко JI.С., Лебедев А.А., Рожков В.М. Фото-ЭПР К-центров в облученном электронами кремнии // Физика и техника полупроводников. -1980. Т. 14. - Вып. 11.-С. 2152-2156

39. Semiconductor silicon ed by Н / Brotherton S.D., Bradley P., Huff H., Kriegler R.J., Takeishi J. // Journal Electrochemical Society. 1981. - V.127. -№.6. - P.779-785

40. Гасс В.Ф., Николаевский И.Ф., Шуренков В.В. Измерение времени жизни неосновных носителей в кремнии при облучении электронами // Радиационные дефекты в полупроводниках. Минск, 1972. - С. 34-36

41. Carlson В.О., Sun Y.S., Assalit Н.В. Lifetime control in silicon power devices by electron or gamma irradiation // IEEE Transactions on Electron Devices. 1977. - V.ED-24. - №8. - P. 1103-1108

42. О пороговой энергии образования радиационных дефектов в полупроводниках / Герасименко П.И., Двуреченский А.В., Попов В.И., Смирнов Л.С. // Физика и техника полупроводников. 1971. - Т. 5. -Вып.8. - С. 1644-1646

43. О влиянии интенсивности облучения на радиационное повреждение кремния / Золотухин А.А., Коваленко А.К., Мещерякова Т.М., Милев-ский Л.С., Пагава Т.А. // Физика и техника полупроводников. 1975. - Т.9. Вып.6. - С. 1201-1202

44. Берман JI.C., Шуман В.Б. Исследование отрицательного отжига у-радиационных дефектов в диффузионных кремниевых диодах // Физика и техника полупроводников. 1976. - Т. 10. - Вып.9. - С. 1755-1757

45. Берман Л.С., Витман Р.Ф., Шуман В.Б. Исследование радиационных дефектов в кремниевых р+-п переходах, облученных у-квантами // Физика и техника полупроводников. 1975. - Т. 9. - Вып.1. - С. 311

46. Аглинцев К.К. Дозиметрия ионизирующих излучений. М.-Л.: Учнедгиз, 1950. 500с.

47. Wada T., Yasuda К., Ikuta S. Complex defects introduced into silicon by high-energy electron irradiation: production rates of defects in n-Si // Journal of Applied physics. -1977. V.48. - №.6. - P.2145-2152

48. Распределение атомов кремния по пороговой энергии смещения и его зависимость от температуры / Берман Л.С., Витовский Н.А., Ломасов В.Н., Ткаченко В.Н. // Физика и техника полупроводников. 1990. -Т. 24. -Вып. 10. - С. 1816-1822

49. Асина С.С., Терентьев Б.Н., Сурма А.М. Применение Р-установки БОИС-8 для технологического облучения структур // Вопросы атомной науки и техники. Сер.: Радиационная техника. 1988. - Вып. 1(36). - С. 6-10

50. Кумиров А.Л., Терентьев Б.Н. Спектрально-угловое распределение (3-излучения источника ИРУС-2 с активностью 250 кюри // Радиационная техника. 1975. - Вып.11. - С. 57-60

51. Сурма А.М. Разработка радиационно-технологических и конструктивных методов повышения быстродействия мощных тиристоров: Дис. канд. техн. наук. М.: ВЭИ им. В.И. Ленина, 1989. - 173 с.

52. Немец О.Ф., Гофман Ю.В. Справочник по ядерной физике. Киев: Наукова думка, 1975. - 415 с.

53. Булгаков Ю.В., Коломенская Т.И. Области высокого сопротивления в кремнии, облученном протонами // Физика и техника полупроводников. 1967. - Т. 1. - Вып.З. - С. 422-425

54. Исследование профиля рекомбинационных параметров кремния, облученного протонами / Булгаков Ю.В., Игнатова Е.А., Кузнецов Н.В., Яценко JI.A. // Физика и техника полупроводников. 1984. - Т. 18. -Вып.9. -С. 1612-1615

55. Wondrak W., Silber D. Buried recombination layers with enhanced N-type conductiving for silicon power devices // Physica. 1985. - V.BC-129. -№1-3. - P.322-326

56. Ohmura Y., Zohta Y, Kanarawa M. Electrical properties of n-type Si layers doped with proton bombardment induced shallow donors // Solid-State Communications. 1972. - V.l 1. - №1. - P.263-266

57. Пассивация примесей и радиационных дефектов водородом в кремнии р-типа / Мукашов Б.Н., Токмолдин С.Ж., Тимендаров М.Ф., Аб-дуллин Х.А., Чихрай Е.В. // Физика и техника полупроводников. 1988. -Т. 22. - Вып.6. - С. 1020-1024

58. Асина С.С., Кузьмин В.Л., Сурма A.M. Быстродействующие диоды и тиристоры большой мощности // Электротехника. 1988. -Вып.5. - С. 7-10

59. Agras-Guerna J., Li S.S. Steady State Recombination and Trapping "Effects in Gold and Phosphorus Doped Silicon" // Bulletin of the American Physical Society. - 1970. - V.l5. - № 2. - P.314-318

60. Bakanowski A.E., Forster J.H. Electrical Properties of Gold Doped Diffused Silicon Computer Diodes // Bell System Technical Journal. - 1960. - V. 39. -J4q1.-P.87

61. О временах выключения тиристоров, подвергнутых облучению / Витман Р.Ф., Кутлахметов В.А., Решетин В.П., Шаховцев В.И., Шуман В.Б. // Физика и техника полупроводников. 1975. - Т.9. - Вып.2. - С. 338341

62. Берман Л.С., Витман Р.Ф., Шуман В.Б. Исследование радиационных дефектов в кремниевых р+-п-переходах, облученных квантами // Физика и техника полупроводников. 1975. - Т.9. - Вып.2. - С. 311-315

63. Терентьев Б.М., Белюсенко Н.А., Вологдин Э.Н. Установки с ра-дионуклидными источниками излучения для обработки изделий электронной техники // Электронная техника. Сер.7, ТОПО. 1981. -Вып.3(104). - С. 12-15

64. Воронин К.Д. Исследование переходных процессов в р-п-р-п структурах большой площади и разработка инверторных тиристоров: Автореф. дис. канд. техн. наук. М.: ВЭИ им. В.И. Ленина, 1974. - 168 с.

65. Блихер А. Физика тиристоров. JL: Энергоиздат, 1981. - 246с.

66. Уваров А. И. Критический заряд включения тиристоров // Физика электронно-дырочных переходов в полупроводниковых приборов. JL, 1968.-С. 151-161

67. Аязян Р.Э., Горбатюк А.В., Паламарчук А.Н. Условие включения р-п-р-п структуры при различных распределениях начального заряда вдоль баз // Радиотехника и электроника. 1978. - Т. 23. - Вып. 5. - С. 1039-1045

68. Восстановление прямой блокирующей способности р-п-р-п структуры с остаточной плазмой в слаболегированной области / Горбатюк А.В., Павлынив Я.И., Паламарчук А.Н., Попова М.В. // Радиотехника и электроника. 1984. - Т. 29. - Вып. 10. - С. 2014-2021

69. Велмре Э.Э., Дерменжи П.Г., Удал А.Э. Влияние распределения времени жизни электронов и дырок на процесс обратного восстановления р+-п-п+ диодов // Электротехника. 1984. - Вып. 3. - С. 47-51

70. Temple V.A.K., Holroyd E.W., Adler M.S. et al. The effect of carrier lifetime profile on turn-off time and turn-off losses / IEEE Power El. Spec. Conf. 1980. - P.153-163

71. Temple V.A.K., Holroyd E.W. Optimizing carrier lifetime profile for improved trade-off between turn-off time and forward drop / IEEE Transactions on Electron Devices. 1983. - V.ED-30. - №7. - P. 782-790

72. Silber D., Maeder H. The effect of gold concentration gradients on thyristor switching properties / IEEE Transactions on Electron Devices. -1976.1. V.ED-23. №3. - P.366-368

73. Tada A., Nakagawa T., Hagino H. Improvement in trade-off between turn-off time and other electrical characteristics of bast switching thyristor. // Journal of Applied physics. 1982. - V. 21. - №.4. - P.617-623

74. Пат. 1489087 ФРГ, 21 д 11/02. Полупроводниковый конструктивный элемент с улучшенной частотной характеристикой и способ его изготовления / К. Ginsbach. №49102; Заявлено 24.10.64; Опубл. 15.04.71.

75. Пат. 141960 ЧССР, 21 д 11/02. Многослойный полупроводниковый элемент / J. Dusek, J. Kopestansty. №3783; Заявлено 28.05.69; Опубл. 15.07.71.

76. Пат. 2845895 ФРГ, HOI L 29/74. Thyristorelement mit geringer Freiwerdezeit und Verfahren rur Einstellung der Ladungstrager-lebensdauer bei demselben / Borchert. №2845895; Заявлено 21.10.78; Опубл. 14.05.81.

77. Пат. 2917786 ФРГ, HOI L 29/743. Thyristorelement mit geringer Freiwerdezeit und Verfahren zur Herstellung / Licentia Patent Verwaltungs -GmbH. -№2050055; Заявлено 03.05.79; Опубл. 13.11.80.

78. Пат. 3440113 США, HOI L 7/36. Диффузионный способ введения золота в полупроводниковый материал / Erden D. Wolley. №580516; Заявлено 19.09.66; Опубл. 22.04.69.

79. Пат. 47-15616 Япония, 99(5) В12. Способ изготовления полупроводникового устройства / Shibaura Denki Kabushiki Kaisha. №43-25516; Заявлено 18.04.68; Опубл. 10.05.72.

80. Пат. 2462022 Франция, HOI L 21/225. Procede de diffusion localisee d'or dans une plaquette semiconductrice et composants semiconducteurs obtenus / Pierre Bacuvier. №7919086; Заявлено 24.07.79; Опубл. 13.03.81.

81. Пат. 3585089 США, HIk. Способ изготовления быстродействующих полупроводниковых приборов, пассивированных нитридом кремния / Westenghous Electric Corp. №835969; Заявлено 24.06.69; Опубл. 15.06.71.

82. Пат. 1327204 Великобритания, Н1к. Способ изготовления полупроводниковых устройств / Michael Е. Denton, Kevin F. Starrs. №4828; Заявлено 17.02.71; Опубл. 15.08.73.

83. Пат. 55-5269 Япония, HOI L 29/74. Полупроводниковый ключевой прибор / Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha. №49-28739; Заявлено 11.03.74; Опубл. 05.02.80.

84. Пат. 4165517 США. Self protection against breakover turn-on failure in thyristors through selective base lifetime control / Victor A.K. Temple, Clifton Park. №772712; Заявлено 28.02.77; Опубл. 21.08.79.

85. Мнацаканов T.T., Ростовцев И.Л., Филатов Н.И. Исследования нелинейных физических эффектов на вольт-амперную характеристику кремниевых многослойных структур с помощью моделирования на ЭВМ // Радиотехника и электроника. 1986. - Вып. 9. - С. 1848-1853

86. Lax М., Neustadter J. Transient response of a p-n junction // Journal of Applied physics. 1954. - V. 28. - №.8. - P. 1148-1153

87. Берман Л.С., Лебедев A.A. Емкостная спектроскопия глубоких центров в полупроводниках. Л.: Наука, 1981. - 176 с.

88. Проявление скопления атомов электрически неактивных примесей в n-кремнии при у-облучении / Витман Р.Ф., Витовский H.A., Лебедев A.A. и др. // Физика и техника полупроводников. 1990. - Т. 24. - Вып. 1. - С. 45-50

89. Сережкин Ю.Н., Акимов П.В., Федосеев В.М. Гибридный метод определения параметров глубоких уровней в р-п-переходах // Физика и техника полупроводников. 1978. - Т. 12. - Вып.6. - С. 1079-1084

90. Расчет силовых полупроводниковых приборов / Под ред. В.А. Кузьмина. М.: Энергия, 1980. - 182 с.

91. Григорьев Б.И., Тогатов В.В. Определение времени жизни неосновных носителей заряда в широкой базе тиристора // Электронная техника. Сер.2. Полупроводниковые приборы. 1974. - Вып. 2(84). - С. 75

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

93. Мнацаканов Т.Т., Ростовцев И.Л., Филатов Н.И. О соотношении Эйнштейна в полупроводниках в условиях сильного электронно-дырочного рассеяния // Физика и техника полупроводников. 1984. - Т. 18.-Вып. 7.-С. 1293-1296

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

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

96. Уваров А. И. Критический заряд включения тиристора.//Физика электронно-дырочных переходов и полупроводниковых приборов: Сб. науч. тр./JI. Наука, 1969. - С. 194-201.

97. Уваров А. И. Условие включения тиристора посредством кратковременных токов управления.//Физика электронно-дырочных переходов и полупроводниковых приборов: Сб. науч. тр./Л. Наука, 1969. - С. 194-201.

98. Аязан 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. 10391045.

99. Тогатов В. В. Условие включения р-п-р-п-структуры с варизонны-ми базами в нестационарном режиме//ФТП. 1972. - Т. 6. - № 10. - С. 2007-2014.

100. Гущина Н. А. Расчет процесса включения р-п-р-п-структуры с учетом сопротивления растекания баз//ФТП. Т. 6. - № 5. - С. 843-852.

101. Горбатюк А. В. Эффективность избыточного заряда при включении р-п-р-п-структур в неодномерном приближении//ФТП. 1980.-Т. 14. -№7.-С. 1364-1370.

102. Лебедев А. А., Уваров А. И., Челноков В. Е. Переходная характеристика р-п-р-п-структуры//Радиотехника и электроника. 1966. - Т. 11. -№8.-С. 1458-1466.

103. Евсеев Ю. А. Полупроводниковые приборы для мощных высоковольтных преобразовательных устройств М.: Энергия, 1978. - 193 с.

104. Misawa Т. Turn-on transient of p-n-p-n triode//J. Electronics and Control. 1969. -V. 7. - P. 523-533.

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

106. Кузьмин В. А., Першенков В. С. О переходном процессе включения тиристора//Радиотехника и электроника. 1967. - Т. 12. — № 1. — С. 7075.

107. Лебедев А. А., Уваров А. И., Челноков В. Е Влияние электрического поля на переходные процессы в р-п-р-п-структурах//Радиотехника и электроника. 1967. - Т. 12. - № 8. - С. 1461-1468.

108. Лебедев А. А., Уваров А. И.О длительности регенеративного этапа включения тиристоров//Радиотехника и электроника. 1971. - Т. 16. - С. 1912-1916.

109. Лебедев А. А., Уваров А. И. К теории порцесса включения р-п-р-п-структуры // ФТП. 1967. - Т. 1. - № 2. - С. 211-216.

110. Гомонова А. И., Капцов Л. Н. Переходный процесс включения тиристора // Изв. Вузов. Радиотехника. 1965. - Т. 8. - С. 171-180.

111. Кардо-Сысоев А. Ф., Шуман В. Б. Исследование процесса включения тиристоров при больших токах и напряжениях // Радиотехника и электроника.-1970.-Т. 15.-№1.-С. 162-165.

112. 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.

113. Грехов И. В., Сергеев В. Г. О распространении включенного состояния в р-п-р-п-структуре // ФТП. 1970. - Т. 4. - № 7. - С. 1397-1399.

114. Грехов И. В., Левинштейн М. Е., Сергеев В. Г. Исследование распространения включенного состояния вдоль р-п-р-п-структуры // Физика и техника полупроводников. 1970. - Т. 4. - № 11. - С. 2149-2156.

115. К вопросу о включении тиристора / Грехов И. В., Кардо-Сысоев А. Ф., Левинштейн М. Е., Сергеев В. Г. // ФТП. 1971. - Т. 6. - № 1. - С. 180-183.

116. Кардо-Сысоев А. Ф. Распределение потенциала в р-п-р-п-структурах во время переходного процесса включения // ФТП 1971. - Т. 5. - № 12. - С. 2333-2335.

117. Включение р-п-р-п-структуры при большой плотности тока / Кузьмин В. А., Павлик В. Я. и др. // Радиотехника и электроника. 1973. -Т. 18. -№ 1. - С. 158-165.

118. Кузьмин В. А., Павлик В. Я., Шуман В. Б. О максимальной скорости включения р-п-р-п-структур // Радиотехника и электроника. 1981. - Т. 26.-№6.-С. 1270-1274.

119. 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. 3. - Т. 1. -С. 47-54.

120. 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.

121. Кузьмин В. А., Перешков В. С. Этап модуляции проводимости базовых областей тиристора при включении // Радиотехника и электроника. -1968.-Т. 13.-№9.-С. 1654-1662.

122. Тогатов В. В., Уваров А. И. Установление стационарного состояния при включении р-п-р-п-структуры в условиях высокого уровня инжек-ции в обеих базах // Радиотехника и электроника. 1971. - Т. 16. - № 6. - С. 1047-1057.

123. 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. - № 1. - С. 136-141.

124. Mapham N. The rating of silicon-controlled rectifiers when switching into high currents // IEEE Trans. Communication and Electronics. 1964. - Y. 83.-Xq9.-P. 515-519.

125. Dodson W. H., Longini R. L. Probed determination of turn-on spread of large area thyristors // IEEE Trans. Electron Devices. 1966. - V. ED-13. - № 5.-P. 478-484.

126. Dodson W. H., Longini R. L Skip Turn-on thyristors // IEEE Trans. Electron Devices. 1966. - V. ED-13. - № 7. - P.598-604.

127. Gerlach W. Untersuchuunggen uber den Einschaltvorgang des Leistungsthyristors // Telefunken Zeitung. 1966. - Bd. 39. - № 3-4. - S. 301— 318.

128. Ikeda S., Araki T. The di/dt capability of thyristors // Proc. IEEE. -1967.-V. 55,-№8.-P. 1301-1307.

129. Исследование процесса включения р-п-р-п-структуры с помощью регистрации рекомбинационного излучения / Бурцев Э. Ф., Грехов И. В., Крюкова Н. Н, Сергеев В. Г. // ФТП. 1969. - Т. 3. - № 11. - С. 1638-1645.

130. Somos J., Piccone D. E. Plasma spread in higt-power thyristors under dynamic and static conditions // IEEE Trans. Electron Devices. 1970. - V. ED-17.-№9.-P. 680-72.

131. 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.

132. Грехов И. В., Левинштейн М. Е., Сергеев В. Г. О механизме распространения включенного состояния в р-п-р-п-структуре // Физика и техника полупроводников. 1972. - Т. 6. - № 9. - С. 1829-1831.

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

134. Yamasaki Н. Experimental observation of the lateral plasma propagation a thyristor // IEEE Trans. Electron Devices. 1975. - V. ED 22. -P. 65-70.

135. Longini R. L., Melngailis J. Gated turn-on of four layer switch // IEEE Trans. Electron Devices. 1963. - V. ED-13. - № 3. - P. 178-185.

136. Грехов И. В. Физические процессы в мощных кремниевых приборах с р-n переходами. Диссертация д-ра физико-математич. наук: Защищена 15.03.73; Утв. 21.10.73;. Санкт-Петербург, 1973.-436 с.

137. Ruhl Н. J. Spreading velocity of the active area boundary in a thyristor // IEEE Trans. Electron Devices. 1970. - V. ED 17. - P. 672-681.

138. Bergman G. D. The gate-triggered turn-on process in thyristors // Solid State Electronics. 1965. - V. 8. - P. 757-765.

139. Грехов И. В., Левинштейн М. Е., Уваров А. И. Простая модель распространения включенного состояния вдоль р-п-р-п-структуры // Физика и тезника полупроводников. 1971. - Т. 5. - № 6. - С. 1111-1115.

140. Дерменжи П. Г., Евсеев Ю. А. Распространение включенного состояния в р-п-р-п-структурах // Физика и техника полупроводников. 1973. -Т. 7.-№2.-С. 360-364.

141. Дьяконов М. И., Левинштейн М. Е. Теория распространения включенного состояния при наличии тока управления // Физика и техника полупроводников. 1978. - Т. 12. - № 8. - С. 1674-1679.

142. Левинштейн М. Е., Симин Г. С. К теории распространения включенного состояния в тиристоре // Физика и техника полупроводников. -1978. Т. 12. - № 11. - С. 2160-2167.

143. Арро И., Ашкинази Г., Румма К. Новая методика и аапаратура для исследования начального этапа процесса включения р-п-р-п-структур // «Изв. АН СССР. Физика. Математика». 1972. - Т. 21. - № 2. - С. 171-173.

144. Крюкова Н.Н. Исследование физических процессов в тиристорах при включении и кратковременной перегрузке током большой амплитуды. Диссертация канд. физико-математич. наук: Защищена 15.05.70; Утв. 25.10.70; 01.049. Санкт-Петербург, 1970. - 148 с.

145. Дерменжи П. Г., Евсеев Ю. А. О процессах, протекающих в невк-лючеиной области р-п-р-п-структуры большой площади в период нарастания анодного тока // Физика и техника полупроводников. 1969. - Т. 3. -Вып. 10.-С. 1452-1423.

146. Синегуб Г. А., Шпер В. JT. Исследование (di/dt)-CT0ftK0CTH силовых тиристоров. Постановка проблемы и её современное состояние // Электротехническая промышленность. 1981.- Сер. Преобразовательная техника. -№1.- С. 12-16.

147. Ikeda Sh., Tsuda Sh., Waki Y. The curent pulse rating of thyristors // IEEE Trans. Electr. Dev. 1970. - Vol 17. - № 9. - P. 690-694.

148. Piccone D. E., Somos I. Accelerated life tests for determining the life expectancy of a thyristor due to di/dt failure modes // IEEE Conf. Rec. 7th Annu. Meet. Ind. Appl. Soc. 1972. - P. 469-476.

149. Somos I. L. Current conditions for meaningful di/dt test // World Electrotechn. Congress. M. 1977 - Section 5A. - Paper 50.

150. Somos I. L. Erikson L. O., Tobin W. H. Establishing conditions for a meaningful di/dt test thyristors // 10th Intern. PCI Conf. Proc. 1985. - P. 113121.

151. Веревкин В. В., Григорьев А. М., Шпер В. JI. Надежность силовых тиристоров при высоких скоростях нарастания анодного тока // Новые силовые полупроводниковые приборы и технология их изготовления: Сб. науч. тр./ВЭИ М., 1991.-С. 143-157.

152. Беспалов Н. Н., Гейфман Е. М. Экспериментальное исследование площади начального включения и потерь в тиристорах при включении по цепи управления // Электротехника. 1995. - №1. - С. 48-51.

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

154. Бардин В. М. Надежность силовых полупроводниковых приборов. М.: Энергия, 1978. -96 с.

155. Плоткина H. 3., Цзин Ю. Д. Испытания силовых тиристоров на (di/dt)- стойкость // Тр. НИИПТ: книга. Энергоиздат, Ленингр. отд-ние. -1981.-С. 68-74.

156. Чесноков Ю. А., Шмелев В. В. Эффект di/dt и температура перегрева структуры тиристора // Силовые полупроводниковые приборы: книга. М., Иформэлектро, 1969. - С. 112-122.

157. Абрамович М. И., Бабайлов В. М., В. Е. Либер, Сакович А. А., Шпер В. Л. Диоды и тириристоры в преобразовательных установках. М.: Энергоатомиздат, 1976. - 432 с.

158. Saegusa V., Tanaka H., Masuda К. The di/dt rating of power thyrisristor // «Elec. Comm. Lab. Techn. J.». 1967. - Vol. 16. - № 1. - P. 4551.

159. Исследование причин отказов тиристоров при работе в импульсном режиме / Бурханов Ш. Д. Баширов А. М., Гаршенин В. В. и др. // Полупроводниковые приборы в технике электросвязи, 1970. - № 6. -С. 145— 156.

160. Родов В.И., Синегуб Г. А., Яхнис А. Р. О возможных причинах отказов импульсных тиристоров // Полупроводниковые приборы и их применение. 1973.-№27.-С. 117-131.

161. Синегуб Г. А. Теоретическая оценка (di/dt)- стойкости силовых тиристоров // Электротехническая промышленность. Сер. Преобразовательная техника. 1981. - № 9. - С. 1-2.

162. Gerlach W. Thyristor mit Querfeld-Emitter // Ztschr. Angew. Phys. -1965.-№ 5.-P. 396^00.

163. Gerlach W. Untersuchungen über den Einschaltvorgang des Leistungsthyristirs // Telefunken Zeitung. 1966. - S. 301-314.

164. Высоковольтные тиристоры с повышенным быстродействием / Гейфман Е.М., Конюхов А.В., Лапшина И.Н., Локтаев Ю.Н., Рабкин П.Б., Базанов О.В., Юрков С.Н. // Электротехника. 1988. - Вып.9. - С.25-28

165. Fletcher N.H. Some aspects of the design of power transistors // Proc. IRE. 1955. - V. 43. - P. 551-559

166. Hauser J.R. The effects of distributed base potential on emitter-current injection density and effective base resistance for stripe transistor geometries // IEEE Trans. 1964. - V . ED-11. - P. 238-242

167. Блихер А. Физика тиристоров. / Под ред. И.В. Грехова. Л.: Энергоиздат. - 1991. - 200 с.

168. О включении р-п-р-п структур при больших напряжениях и высокой плотности тока / Кузьмин В.А., Павлик В.Я. и др. // Радиотехника и электроника. 1975. - №7. - С. 1457 - 1465

169. Грехов И.В., Левинштейн Н.Е., Сергеев В.Г. Исследования распространения включенного состояния вдоль р-п-р-п структур // Физика и техника полупроводников. 1970. - Вып.11. - С. 2149 - 2156

170. Дерменжи П.Г. Исследование неодномерных физических процессов при включении р-п-р-п структур большой площади по управляющему электроду. Диссертация канд. физико-математич. наук: Защищена 12.03.71; Утв. 21.10.71; . М., 1971. - 185 с.

171. Чесноков Ю. А., Шмелев В. В. Эффект di/dt и температура перегрева структуры тиристора. В кн.: Числовые полупроводниковые приборы. - М.: Информэлектро. - 1969. - С. 35-39.

172. Бурханов Ш.Д., Баширов A.M., Гаршин В.В. Исследование причин отказов тиристоров при работе в импульсном режиме // Полупроводниковые приборы в технике электросвязи. 1970. - №6. - С. 145-156

173. Химмельблау Д. Анализ процессов статистическими моделями. -М.: Мир, 1973.-493 с.

174. Дрейпер Н. Смит Г. Прикладной регрессионный анализ. М.: Статистика, 1973. - 243 с.

175. Бардин В. М. Надежность силовых полупроводниковых приборов. М.: Энергия, 1978. - 96 с.

176. Икеда С., Араки Т. Стойкость тиристоров к скорости нарастания прямого тока. «ТИМЭР», 1969. - № 8. - С.66-70.

177. Ikeda S., Tsuda S., Waku Y. The current pulse rating of thyristors // IEEE Trans, of Electron. Devices. 1970. - № 2. - P. 87-89.

178. Lundstrom I. Temperature rise in thyristors during turn-on // Int. I. «Electronics». 1967. - № 1. - P. 69-82.

179. Somos J. Picione D. E. Plasma spread in high-power thyristors under dynamic and static condihions // IEEE Trans. On Electron Devices. 1970. -vol./ ED-17. - № 9. - P. 680-657.

180. Дерменжи П.Г., Евсеев Ю.Н., Конюхов A.B. Эффект du/dt в ре

181. Распределение плотности потока электронов при облучениина установке БОИС-8

182. Общий вид установки представлен на рис. п. 1. Установка содержит блок облучателя (поз. 1 на рис. п.1.) и камеру облучения (поз. 2 на рис.ml.).

183. Блок облучателя представляет собой защищенный контейнер, в котором кассета с девятью источниками бета-излучения типа ИРУС-2М размещена в облучателе, конструктивно выполненном в виде вращающегося барабана.

184. Расстояние между облучателем и объектом регулируется путем поднятия стола в камере с помощью электропривода.

185. С целью выравнивания дозного поля в процессе облучения предусмотрено перемещение (качание горизонтальной плоскости) стола с объектами при помощи электропривода.