Исследование электрических и температурных характеристик планарно-диффузионных симисторных структур тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

На правах рукописи

ЛЫЧАГИН ЕВГЕНИЙ ВИКТОРОВИЧ ИССЛЕДОВАНИЕ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И ТЕМПЕРАТУРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПЛАНАРНО-ДИФФУЗИОННЫХ СИМИСТОРНЫХ СТРУКТУР

Специальность 01 04 1П — ФИЗИКА ПОПУПРОВОДНЖОВ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ульяновск-2003

Работа выполнена на кафедре микроэлектроники Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Ульяновский государственный университет

Научный руководитель

доктор физико-математических наук, профессор Гурин Нектарий Тимофеевич

Научный консультант

кандидат технических наук, доцент Бакланов Сергей Борисович

Официальные оппоненты

доктор технических наук, профессор Кравченко Лев Николаевич

кандидат технических наук Широков Алексей Анатольевич

Ведущая организация ОАО «Орбита»,

г. Саранск

Защита состоится 18 декабря 2003 года в 10 ч. 30 мин. на заседании диссертационного совета ДМ 212.278.01 при Ульяновском государственном университете по адресу: Ульяновск, Набережная р. Свияги, 40, УлГУ, ауд. 703.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ульяновского государственного университета.

Отзывы на автореферат просим присылать по адресу: 432970, г. Ульяновск, ул. Л. Толстого, 42, Ульяновский государственный университет, Управление научных исследований.

Автореферат разослан « » ноября 2003 г. Ученый секретарь л^

диссертационного совета (В.Б.Тулвинский

---------3

ОН

¥

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. На вольт-амперных характеристиках (ВАХ) симисторных полупроводниковых структур вследствие «встроенной» положительной обратной связи появляется участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением (ОДС), что позволяет использовать эти структуры в качестве функциональных пороговых и ключевых элементов в устройствах управления, автоматики и телекоммуникаций. Основное внимание известных работ направлено на свойства традиционной выходной ВАХ ¿'-типа, в то же время симисторные структуры обладают полярно-чувствительной входной ВАХ Л^-типа1, что проявляет их дуальный характер. Выяснение механизма образования такой ВАХ может существенно расширить области применения приборов тиристорного типа. Большее количество работ посвящено структурам большой мощности, несмотря на то, что структуры малой и средней мощности имеют ряд преимуществ: относительное быстродействие (менее 1 мкс); хорошие массогабаритные показатели; легкость управления с помощью электрического и магнитного полей, оптического излучения. Последнее связано с тем, что большинство маломощных структур имеет планарное строение, и активные области находятся в непосредственной близости от поверхности кристалла, поэтому на основе таких структур возможно создание управляемых ключей с гальванической развязкой входа и выхода

Хотя симисторные структуры на данный момент и являются достаточно хорошо изученными с технологической и схемотехнической точек зрения, механизм образования входной ВАХ Л-типа и ее свойства остаются во многом не выясненными. Это связано со сложностью нелинейных процессов положительной обратной связи. Поэтому задача установления взаимосвязи входной и выходной ВАХ, исследования температурных свойств этих характеристик, а также определения методов их стабилизации в настоящее время весьма актуальна.

Цель работы. Исследование электрофизических свойств планарно-диффузионных симисторных структур, определение влияния на них температуры.

Для достижения указанной цели в работе поставлены и решены следующие задачи:

1 Гаряинов С .А., Тиходеев Ю.С. Физические модели полупроврднйковд.«. приборе^ я отрицательным сопротивлением. — М.: Радио и связь, 1997. —1276 с.ВИБЛ ИОТЕКА ]

I СПетерАтргл, . { 1

1. Исследование влияния температуры на основные статические и динамические параметры выходной ¿"-образной ВАХ, а также определение максимального диапазона рабочих температур планарно-диффузионной структуры симистора.

2. Исследование влияния шунтирования эмиттерных переходов на основные статические и динамические параметры выходной ¿'-образной ВАХ.

3. Определение взаимосвязи входной статической Л^-образной ВАХ планарно-диффузионных симисторов (ПДС) с выходной ¿-образной ВАХ.

4. Исследование влияния температуры на входную статическую ^-образную ВАХ планарно-диффузионных симисторов.

Научная новизна:

1. В результате анализа физических процессов в симисторной структуре показано, что появление участка с ОДС на полярно-чувствительной входной образной ВАХ обусловлено ее взаимосвязью с ¿-образной выходной ВАХ.

2. Математические модели, описывающие основные статичсски? и динамические параметры ПДС, дополнены соотношениями, позволяющими производить расчет напряжения переключения, остаточного напряжения, времен включения и выключения в широком интервале температур, и согласуются с экспериментальными данными.

3. Получены соотношения, позволяющие описать процесс формирования входной статической Л'-образной ВАХ симистора и произвести расчеты основных параметров указанной характеристики (напряжения пика, тока пика), согласующиеся с экспериментальными данными.

4. С помощью схемотехнической модели ПДС на основе четырехтранзисторной схемы замещения получены входные статические Л^-образные вольт-амперные характеристики.

Практическая ценность работы:

1. Полученные соотношения для выходных статических и динамических характеристик ПДС позволяют проводить инженерный расчет напряжения переключения, остаточного напряжения, времен включения и выключения многослойных полупроводниковых структур симисторного типа малой и средней мощности при проектировании и использовании в конкретных узлах электронной аппаратуры с учетом температуры окружающей среды.

> . ■ <ч-

2. Полученные аналитические выражения, определяющие параметры входной А-образные ВАХ, позволяют оценить влияние напряжения на силовых электродах ПДС, и температуры на входную характеристику.

3. Результаты исследования температурных характеристик ПДС с шунтированием эмиттерных переходов позволяют существенно расширить интервал рабочих температур прибора и оптимизировать величину шунтирующего сопротивления.

4. Результаты исследования свойств полярно-чувствительной входной /V-образной ВАХ позволяют расширить функциональные возможности структуры ПДС.

Положения, выносимые на защиту:

1. Существует однозначная взаимосвязь входных и выходных статических ВАХ симисторной структуры, при этом формирование .А-образной входной ВАХ обусловлено процессом включения-выключения симисторной структуры.

2. Включение в математическую модель симисторной структуры зависимостей, определяющих электрофизические свойства полупроводника (подвижность, время жизни, скорость генерации-рекомбинации) с учетом изменения температуры, позволяет описать изменения электрических параметров симисторной структуры в широком диапазоне температур.

3. Соотношения, полученные на основе решения системы уравнений непрерывности для р-и-псрсходов симисторной структуры, позволяют оценивать параметры //-образной входной статической ВАХ.

4. Схемотехническая модель симистора на основе четырехтранзисторной схемы замещения позволяет получить полярно-чувствительные входные статические вольт-амперные характеристики Л'-типа.

Апробация работы. Основные результаты работы были представлены и докладывались на III Международной научно-технической конференции «Элекгроника и информатика — XXI век» (Зеленоград, 2000), IX Всероссийской научно-технической конференции «Элекгроника и информатика-2002» (Зеленоград, 2002), Всероссийской научно-технической конференции «Современные проблемы радиоэлектроники» (Красноярск, 2002), X Всероссийской научно-технической конференции «Электроника и информатика-2003» (Зеленоград, 2003), Всероссийской научно-технической конференции «Современные проблемы радиоэлектроники»,

Международной научно-технической конференции «Оптика, оптоэлектроника и технологии» (Ульяновск, 2003).

Достоверность результатов. Достоверность научных результатов обусловлена при разработке моделей — использованием известных соотношений и зависимостей; в экспериментах — использованием апробированных методик измерения, высокоточной цифровой аппаратуры, компьютерных методов анализа и обработки экспериментальных данных.

Личное участие автора. В диссертационной работе изложены результаты, которые были получены автором самостоятельно и в соавторстве, при этом автор разрабатывал экспериментальную установку, программы обработки экспериментальных данных для ЭВМ, проводил эксперименты и обработку экспериментальных данных, анализ и обобщение полученных результатов.

Публикации. Основные результаты исследований отражены в 9 печатных работах, в том числе 2 статьях в центральной печати.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы; содержит 135 страниц текста, включает 47 рисунков, 2 таблицы, 135 наименований литературы.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение. Приведено обоснование актуальности исследования структуры ПДС, сформулированы цели и задачи диссертационной работы, а также определена практическая ценность работы и основные положения, выносимые на защиту.

Первая глава «Современные приборы с отрицательным дифференциальным сопротивлением» посвящена обзору литературы и анализу состояния исследуемого вопроса. Проводится классификация негатронов — элементов с ОДС — по различным критериям. Показано, что наиболее распространенными и перспективными в настоящее время негатронами являются приборы, в основу которых положена тиристорная структура. Проводится анализ свойств современных приборов тиристорного типа. Показано, что симисторы малой и средней мощности обладают оптимальной структурой для управления параметрами прибора с помощью различных полей, освещения и пр.

О-

Г

К

V

1 в и

о-

-о

Е1

Е2

в2

и

а

а 6

Рис. 1. Структура планарно-диффузионного симистора (я); представление симистора в виде четырехполюсника (б): 0, 02 — управляющие электроды;

Е1, Е2 — силовые электроды; А, К, в — анод, кагод, управляющий электрод составляющих тиристоров.

В качестве экспериментального образца выбирается структура планарно-диффузионного симистора (ПДС), который состоит из двух тиристоров, обладающих общей л-базой и соединенных встречно-параллельно (рис. 1). Проанализировано влияние шунтирования на работу симисторной структуры. Указывается на существование входной М-образной ВАХ, которая дуальна ¿'-образной выходной ВАХ. ПДС обладает двумя равноправными входными цепями управляющий электрод-силовой электрод (01-Е2, 02-Е1) и одной выходной цепью силовых электродов (Е1-Е2). Выходная характеристика описывается в координатах и, I с параметрами управления £/' /'; входная характеристика — в координатах £/', I' с параметрами управления ¡7, I.

Показано существенное влияние температуры окружающей среды на свойства полупроводниковых приборов, в особенности на параметры пороговых и ключевых приборов, к которым относится и ПДС.

Проведенный анализ литературы указывает на возможность существования у симисторных структур ^-образной входной ВАХ, и эта характеристика может быть связана с выходной ВАХ Я-типа, однако связь эта не выяснена. Отмечается зависимость параметров выходной ВАХ от температуры, что требует дополнительных исследований.

На основе выполненного в главе анализа литературы были определены цели работы и сформулированы задачи исследования.

Вторая глава «Моделирование полупроводниковых симисторных структур» посвящена математическому и схемотехническому моделированию

входной и выходной вольт-амперных характеристик, а также динамических параметров структуры ПДС.

Математическая модель статических параметров выходной ВАХ основывается на уже известных соотношениях из теории тиристоров. Исходное выражение для напряжения переключения2

V „-и о

1-е.

.♦г

ч ^«м

I

(1)

содержит коэффициенты усиления составляющих тиристорную структуру транзисторов а„ и ар, которые записываются следующим образом (на примере ар):

аР=ГРХР, (2)

где у.

— эффективный коэффициент инжекции неосновных

носителей, который учитывает строение симисторной структуры2;

ХР = яесА

ч ^

коэффициент переноса дырок через и0-базу. Ширина п1г

базы \¥п и диффузионная длина Ьр зависят от температуры, как и напряжение лазинного пробоя /70 в соотношении (1). Здесь 1ек„ — ток включения; Г — управляющий ток; т — некоторая постоянная (от 2 до 4).

Математическая модель динамических параметров выходной ВАХ (времена включения и выключения) построена на теории управления зарядом в транзисторах. Предполагается, что переходный процесс включения определяется суммой времен накопления критического заряда

и нарастания

К =г„ 1п

ст )

АРло

ч АР Л кр ,

(3)

(4)

2 Бакланов С.Б., Гурин Н.Т., Новиков С.Г. Моделирование и исследование планарно-диффузионных симисторов малой мощности и оптопар на их основе // Изв. вузов. Электроника, 1997. — №6. — С. 49-59.

Здесь гр — время жизни дырок в «-базе; тн — постоянная нарастания; Ар„кр, Ар„с„, Ар„0 — критическая, установившаяся и равновесная концентрации неосновных носителей в «-базе. Переходный процесс выключения определяется соотношением

АрЛ

(5)

».АРяО )

где тс — постоянная спада; Ар„ — накопленный заряд. Все указанные параметры зависят от температуры.

Статические параметры входной ВАХ (напряжение пика, ток пика) определяются посредством решения системы уравнений, представляющих собой уравнения непрерывности, записанные для трех />-я-переходов тиристорной структуры:

/,-я,//2=/, (6)

1{ари}ал-12=1, (7)

/,-«„,/,=/ + /', (8) где ¡1, 12, 1} — токи через соответствующие р-п-переходы, ар1, ап1 — инверсные коэффициешы передачи составляющих тиристорную структуру транзисторов. Напряжение пика определяется напряжением V на выходе структуры (на аноде):

и' = ■

и + 1п

Р,

1 1

ЬА

Ь, ехр| -

еЦ_ ' кТ

-Ъ,

(9)

где параметры Ь, представляют собой функции коэффициентов усиления и токов насыщения трех /?-и-переходов. Задача определения этих параметров от токов и напряжений сводится к решению уравнения непрерывности в «-базе, в результате чего становится возможным определение малосишальных значений коэффициентов передачи тока с учетом диффузионных и дрейфовых составляющих тока я-базы.

Влияние температуры на симисторные структуры обусловлено температурной зависимостью электрофизических параметров полупроводника, в частности подвижностей цр, /и„ и времен жизни носителей тр, т„. В связи с этим модели обозначенных ранее параметров симисторной структуры дополняются соотношениями для ¡лр, и тр, т„, которые пригодны в исследуемом температурном диапазоне. Кроме этою, при расчете напряжения переключения по формуле (1)

производится учет термогенерационной составляющей тока управления, которая зависит от скорости термоэмиссии и концентрации ловушек (глубоких центров).

Рис. 2. Схема для моделирования вольт-амперных характеристик планарно-диффузионного симистора.

Шй......................................................................

НН2)

иг

Рис. 3. Входная В АХ ПДС.

В ходе схемотехнического моделирования входных характеристик было разработано два варианта четырехтранзисторной схемы замещения симисторной структуры, а также сопутствующая схема сопряжения (рис. 2). В результате моделирования были получены семейства А-образных вольт-амперных характеристик (рис. 3), которые в основных чертах соответствуют характеристикам реальной структуры.

Третья глава «Взаимосвязь и температурные свойства входных я выходных характеристик планарно-диффузионной структуры симистора»

и

содержит материалы исследования ПДС, их анализ и сравнение с результатами математического моделирования.

В первой части главы описана методика эксперимента, анализ которой показал, что погрешность измерения электрических параметров составляет не более 10-15 %, погрешность измерения температуры — 3". Диапазон температур, в котором осуществляются измерения, — от -175°С до +175°С.

Рис. 4. Зависимость напряжения переключения от температуры при 1Щ): экспериментальная для прямой и обратной ветвей (1,2), расчетная (3).

Выходные ВАХ обладают участком ОДС ¿'-типа. Ключевые параметры характеристик (точки включения и выключения) зависят от температуры, причем зависимости напряжения переключения прямой и обратной ветвей практически идентичны. Характер зависимости итр(Т) имеет сложный вид: слабо убывает от 230 В (-170°С) до 220 В (-90°С), затем возрастает до максимального значения 240 В при Т-80°С. Полное спрямление участка ОДС происходит при температуре выше 165°С. Ключевые параметры ВАХ симистора можно менять с помощью управляющего тока, причем при высоких температурах для управления требуется меньшее значение тока, чем при низких. Ток спрямления при Г=-150°С составляет 0,17 мА, а при Г=120°С — 0,03 мЛ. Сложный характер кривых обусловлен одновременным увеличением Щ и а„, Ор с ростом Т в соотношении (1): убывание-возрастание находится в зависимости о г преобладания того или иного процесса. Расчетная зависимость и„ер(Т) (кривая 3, рис. 4) качественно согласуется с экспериментальными данными.

Показано, что с помощью шунтирования можно увеличить диапазон рабочих температур НДС до 150°С, повысить напряжение переключения, а также понизить чувствительность прибора к управляющему току. При использовании на исследуемом образце ПДС шунтирующего сопротивления Дш=130 Ом напряжение переключения возросло от 30 до 250 В (20вС). Ток спрямления при этом увеличивается от 0,04 мА до 2,6 мА.

Рис. 5. Зависимость времени включения от температуры при различных шунтирующих сопротивлениях (С/яш„=100 В): 680 Ом (1), 1000 Ом (2), 10000 Ом (3) (точки — экспериментальные данные, сплошные линии — расчетные).

Динамические характеристики ПДС (времена переходных процессов включения и выключения) так же, как и статические, зависят от температуры, шунтирующего сопротивления и рабочего напряжения прибора (рис. 5 и 6). При изменении температуры от 20 до 140°С время включения уменьшилось от 26 до 3 мкс, время выключения увеличилось от 100 до 600 мкс (Лш=680 Ом). Шунтирование увеличивает время включения и уменьшает время выключения, причем влияние величины на 1ею, возрастает при низких температурах, а на — при высоких. Таким образом, если предполагается использовать ПДС при высоких температурах (>100°С), шунтирующее сопротивление необходимо уменьшать для более устойчивой работы прибора, причем это не отразится на его динамических свойствах. Расчетные кривые имеки хорошее количественное и качественное соответствие экспериментальным данным

t 0 50 100 150

Рис. 6. Зависимость времени выключения от температуры при различных шунтирующих сопротивлениях (i/„„m=100 В): 680 Ом (1), 1000 Ом (2), 10000 Ом (3) (точки — экспериментальные данные, сплошные линии — расчетные).

/', мА

-6 -4 г ~2, а И

1

. -10

Рис. 7. Семейство входных статических ВАХ ПДС при различных значениях управляющего напряжения: 0 В (кривая а), 1 В (кривая б), 1,7 В (кривая в). Т= 20°С.

Семейство входных ВАХ ПДС приведено на рис. 7. В отсутствие « управляющего напряжения наблюдается вольт-амперная характеристика обычного

' диода (кривая а на рис. 7). С подачей некоторого управляющего напряжения U

характеристика начинает деформироваться, и по достижении некоторого порогового значения Ump на ВАХ появляется пик, вершина которого располагается в IV квадранте. При дальнейшем росте напряжения управления пик увеличивается, смещаясь в III квадрант (кривые б и в на рис. 7). Форма пика практически не меняется при повышении управляющего напряжения. Ключевые параметры характеристик (точка отрицательного максимума (U'nax\ I'max)) зависят от U: при изменении напряжения управления от 0,9 В до 3,5 В максимум пика переместился из точки (0,8

В; 0,05 мА) в точку (9 В; 19 мА) (0вС). Наблюдение пика возможно до тех пор, пока он не перекроется участком ВАХ лавинного пробоя. Следует отметить, что значение отрицательной дифференциальной проводимости не остается постоянным на всем его участке. Наличие на входной характеристике участка с отрицательной дифференциальной проводимостью непосредственно связано с существованием на выходной характеристике участка с отрицательным дифференциальным сопротивлением. А-образная входная характеристика возникает на одной или другой паре входных электродов в зависимости от полярности приложенного к силовым электродам напряжения, что позволяет использовать симистор в качестве полярно-чувствительного датчика.

Рис. 8. Схематичное представление выходной (а) и входной (б) характеристик

Представим схематично начальную выходную характеристику в виде кривой 1 на рис. 8, а, где АВ — нагрузочная прямая, положение которой соответствует бистабильному режиму работы прибора. При подаче на управляющий электрод некоторой величины положительного тока /'кривая 1 деформируется до положения 2, и происходит переключение тиристорной структуры из закрытого состояния в состояние с высокой проводимостью (из точки А в точку В по нагрузочной прямой). На входной характеристике (рис. 8, б) рабочая точка перемещается согласно стрелке 1. В этом состоянии почти все дырки, инжектированные из анодной /»/-области в щ-базу, достигают базовой /^-области. Несоответствие величины положительного налряжения V на управляющем д?-Игпсреходе уровню основных носителей заряда в Р2-6азе вызывает появление тока, направление которого в этом случае является отрицательным, и на входной характеристике наблюдается некоторое уменьшение прямого тока и появление пика (на рис. 7 — кривая б по отношению к кривой а). При

и'

а

б

симистора.

последующем уменьшении тока I' на управляющем электроде кривая 2 выходной характеристики (рис. 8, а) деформируется обратно в сторону кривой 1, но, в силу бистабильного режима работы, тиристорная структура остается включенной, т.к. ток рабочей точки В пока превышает ток выключения. Это вызывает перемещение рабочей точки на входной характеристике по стрелке 2 (рис. 8, б), что обусловливает соответствующий рост отрицательного тока, поскольку оттоку дырок способствует отрицательная полярность напряжения V ш управляющем р2-пгпереходе. Однако при дальнейшем снижении управляющего тока I' выходная характеристика достигает такого состояния (кривая 3 на рис. 8, а), что ток выключения становится больше тока в рабочей точке В, при этом отрицательный ток входной характеристики достигает своего максимального значения Гт(а. Еще большее увеличение отрицательного смещения V на управляющем переходе приведет к выключению тиристорной структуры из точки В в точку А по нагрузочной прямой (рис. 8, а). При этом перенос дырок резко уменьшается, что приводит к уменьшению отрицательного тока на входной характеристике (по стрелке 3 на рис. 8, 5) до величины тока насыщения обратносмещенного р-и-перехода. Возвращение в сторону положительного напряжения V на управляющем рг"гпереходе происходит по стрелке 4 (аналогично перемещению рабочей точки на выходной характеристике при выключении, когда обратный ход рабочей точки на входной характеристике не совпадает с прямым), затем снова происходит включение тиристорной структуры и одновременное увеличение отрицательного тока /' (стрелка 5 на рис. 8, б). При переходе ко второй тиристорной структуре в составе симистора и проведении аналогичных измерений получаются идентичные результаты. При этом следует указать на невозможность наблюдения одновременно Л'-образных характеристик во входной цепи как одного, так и второго тиристора, поскольку полярность напряжения управления и способствует возникновению указанной характеристики только в одной входной цепи. Это позволяет использовать симисторы в качестве приборов, чувствительных к смене полярности напряжения на силовых электродах по отношении к формированию Л'-образных вольт-амперных характеристик на разных парах входных электродов.

г, °с

■100 О 100

200

о

2

-5

3

4

-10

5

Рис. 9. Экспериментальная зависимость напряжения пика от температуры при различных напряжениях управления У: 1,43 В (1); 1,96 В (2); 2,5 В (3); 3,05 В (4); 3,57 В (5).

Наличие участка отрицательной дифференциальной проводимости обусловлено, таким образом, различным уровнем токопереноса в закрытом и открытом состоянии симисторной структуры. Поскольку, как было показано выше, процесс включения-выключения прибора во многом определяется температурой, то и параметры входной ВАХ так же зависят от нее (рис. 9 и 10). Кривая 1'„ЛТ) имеет точку максимума в районе -80°С, если напряжение управления превышает 1,6 В. На большей части температурного диапазона наблюдается слабое возрастание или убывание величины Гтах, однако при падении температуры от -120°С до -170°С начинается резкое убывание Гтах до нуля, что означает уменьшение самого пика и постепенное его пропадание. Ниже -175°С получение пика на входной ВАХ ПДС крайне затруднительно. Это соответствует наблюдениям за выходной ВАХ: при этих же условиях характеристика перестает реагировать на сколь угодно большой уровень управляющего тока.

17

МА -г 20

-200 -100 0

100 200

Рис.10. Экспериментальная зависимость тока пика от температуры при различных напряжениях управления С/: 1,43 В (1); 1,96 В (2); 2,5 В (3); 3,05 В (4); 3,57 В (5).

Анализ математического и схемотехнического моделирования входных ВАХ показал, что описываемые в моделях зависимости в целом соответствуют экспериментальным данным. Это позволяет говорить о применимости моделей для оценки параметров проектируемых симисторных структур.

Основные выводы:

1. В результате анализа процессов, приводящих к появлению участка с ОДС на входной ВАХ симисторной структуры, показано, что существует однозначная взаимосвязь входных и выходных статических ВАХ симисторной структуры, при этом формирование пика на Л^-образной входной ВАХ сопровождается и определяется процессом включения-выключения симисторной структуры; А-образная входная характеристика возникает на одной или другой паре входных электродов в зависимости от полярности приложенного к силовым электродам напряжения, что позволяет использовать симистор в качестве полярно-чувствительного прибора.

2. Включение в математическую модель симисторной структуры зависимостей, определяющих электрофизические свойства полупроводника (подвижность, время жизни, скорость генерации-рекомбинации) с учетом изменения температуры, позволяет описать изменения электрических параметров симисторной структуры в широком диапазоне температур.

ч

3. С помощью соотношений, полученных на основе решения системы уравнений непрерывности для р-и-переходов симисторной структуры, произведены оценка параметров А-образной входной статической ВАХ и сравнение расчетных данных с экспериментальными.

4. С помощью схемотехнической модели симистора на основе четырехтранзисторной схемы замещения получено семейство полярно-чувствительных входных статических вольт-амперных характеристик А^-типа.

5. В результате исследования температурных характеристик ПДС показано, что работоспособность прибора сохраняется в интервале температур от -170°С до +150°С; шунтирование эмитгерных ^-«-переходов симисторной структуры стабилизирует работу прибора при высоких температурах.

Список публикаций:

1. Бакланов С.Б., Гурин Н.Т., Новиков С.Г., Картавенко A.B., Костылов IvI.A., Лычагин Е.В. Формирование полярно-чувствительных входных вольт-амперных характеристик симисторной структуры // ЖТФ. — 2003. — Т. 73, №9. — С. 141-142.

2. Бакланов С.Б., Новиков С.Г., Гурин Н.Т., Лычагин Е.В. Входные вольт-амперные характеристики симисторной структуры // Изв. вузов. Электроника, 2003. — №6, —С. 17-21.

3. Новиков С.Г., Гурин Н.Т., Лычагин Е.В. Моделирование и исследование планарных симисторов // Труды лекторов школы «Критические технологии и фундаментальные проблемы физики конденсированных сред» (июнь 2000 г.,

— Ульяновск). — Ульяновск: УлГУ, 2001. — С. 148-175.

4. Бакланов С.Б., Гурин Н.Т., Новиков С.Г., Лычагин Е.В. Исследование структур планарно-диффузионных симисторов в диапазоне отрицательных температур // Труды III Междунар. науч.-техн. конф. «Электроника и информатика — XXI век» (апрель 2000 г., Зеленоград). — М.: МИЭТ, 2000. — С. 26-27.

5. Картавенко A.B., Лычагин Е.В. Входная характеристика N-типа планарно-диффузионного симистора // Труды IX Всерос. науч.-техн. конф. «Электроника и информатика-2002» (апрель 2002 г., Зеленоград). — М.: МИЭТ, 2002. — С. 47.

6. Бакланов С.Б., Гурин Н.Т., Картавенко A.B., Лычагин Е.В. Входная характеристика планарно-диффузионного симистора // Труды Всерос. науч.-техн. конф. «Современные проблемы радиоэлектроники» (2002 г., Красноярск). —

Красноярск: Изд-во КрГТУ, 2002. — С 41-42.

7. Костылов М.А., Лычагин Е.В. Формирование полярно-чувствительной М-образной входной характеристики планарно-диффузионного симистора // Труды X Всерос. науч.-техн. конф. «Электроника и информатика-2003» (апрель 2003 г.. Зеленоград). — М.: МИЭТ, 2003. — С. 26.

8. Бакланов С.Б., Турин Н.Т., Лычагин Е.В Формирование полярно-чувствительной !Ч-образной входной вольт-амперной характеристики планарно-диффузионного симистора // Труды Всерос. науч.-техн. конф. «Современные проблемы радиоэлектроники» (2003 г, Красноярск). — Красноярск: Изд-во КрГТУ, 2003, —С. 53-54.

9. Бакланов С.Б., Турин Н.Т., Лычагин Е.В. Исследование температурных свойств №-образной входной характеристики планарно-диффузионного симистора // Труды Междунар. науч.-техн. конф. «Оптика, оптоэлектроника и технологии» (июнь 2003 г., Ульяновск). — Ульяновск: УлГУ, 2003. — С. 25.

Подписано в печать 6.11.2003. Формат 60x84/16. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ

Отпечатано с оригинал-макета в лаборатории оперативной полиграфии Ульяновского государственного университета 432970. г. Ульяновск, ул. Л Толстого, 42

Ш2 1 1 á.

2oo?-ft

Условные обозначения Введение

Глава 1. Современные приборы с отрицательным дифференциальным сопротивлением.

1.1. Приборы и структуры с отрицательным дифференциальным сопротивлением. Негатроника.

1.2. Современные полупроводниковые приборы тиристорного типа.

1.3. Свойства симисторных структур.

1.4. Влияние температуры окружающей среды на свойства полупроводниковых приборов.

1.5. Постановка задачи.

Глава 2. Моделирование полупроводниковых симисторных структур.

2.1. Статическая выходная характеристика симисторной структуры.

2.2. Математическое моделирование динамических выходных параметров симисторной структуры.

2.3. Статическая входная характеристика симисторной структуры.

2.4. Зависимость коэффициентов передачи от тока.

2.5. Учет влияния температуры на параметры полупроводниковых приборов.

2.6. Схемотехническое моделирование статических характеристик симисторной структуры с гальваническим управлением.

2.7. Выводы.

Глава 3. Взаимосвязь и температурные свойства входных и выходных характеристик планарно-диффузионной структуры симистора.

3.1. Методика эксперимента и оценка погрешностей.

3.2. Исследование выходных статических характеристик. 8ь

3.3. Исследование динамических характеристик.

3.4. Исследование вводных статических характеристик.

3.5. Выводы.

Многослойные полупроводниковые структуры с тремя и более /?-л-переходами обладают рядом уникальных свойств, обусловленных возможностью возникновения в таких структурах положительной обратной связи. Это стимулирует поиск новых конструктивно-технологических и схемотехнических решений при разработке новых полупроводниковых приборов, функциональных микроэлектронных устройств на их основе. В настоящее время приборы функциональной микроэлектроники различного уровня мощности находят широкое применение в переключающих устройствах, средствах телекоммуникации и управления, устройствах отображения и преобразования информации, слаботочной и мощной автоматики из-за значительного упрощения многих схемных решений, снижения массогабаритных показателей, повышения качества и надежности.

Как следствие "встроенной" положительной обратной связи, на вольтамперных (статических и/или динамических) характеристиках многослойных полупроводниковых приборов появляется участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением (ОДС). Изучению проблем возникновения отрицательного дифференциального сопротивления, а также вопросам разработки, моделирования и исследования приборов с ОДС посвящено большое количество работ отечественных и зарубежных авторов, таких, как А.А.Лебедев, С.А.Гаряинов, В.И.Стафеев, Л.Н.Степанова, Н.А.Филинюк, В.П.Дьяконов, И.Д.Абезгауз, В.Е.Челноков, В.А.Кузьмин, Ю.А.Евсеев, А.Блихер, П.Тейлор, В.Герлах, и многих других. Эти работы послужили причиной возникновения нового направления в электронике — негатроники. В настоящее время основные вопросы теории известных приборов с ОДС, касающиеся их свойств, физических процессов, принципа действия, а также их применения в различных узлах электронной техники по большей чг'оти решены. Однако некоторые следствия положительной обратной связи в многослойных структурах, такие, как дуальность, наличие двух и более стабильных состояний на вольтампорпой характеристике (ВАХ) приборов вызывают огромный интерес у исследователей и по настоящее время остаются недостаточно изученными.

В зависимости от вида положительной обратной связи (по напряжению или току) полупроводниковые приборы с ОДС делятся на два класса. К первому относятся приборы с .S-образной ВАХ, однозначные по току. Ко второму классу относятся приборы с /V-образной ВАХ, однозначные по напряжению. Такие приборы принято считать дуальными. Дуальность S- и А^-приборов проявляется в подобии их ВАХ и эквивалентных схем замещения, в связи с чем они представляют собой целый класс приборов — негатронов, обладающих подобными свойствами и подчиняющихся одним и тем же принципам разработки, моделирования и исследования.

Наиболее распространенными двух- и трехэлектродными полупроводниковыми приборами с ОДС 5-типа являются динисторы, тиристоры и симисторы. Одним из механизмов формирования участка ОДС в них является лавинное умножение носителей заряда в результате ударной ионизации в сильном электрическом поле р-п-переходов. Такие приборы имеют многослойную структуру, содержащую три или четыре /?-гс-перехода, а также гальваническое, полевое или оптоэлектронное управление параметрами ВАХ. Развитие полупроводниковых приборов с ВАХ ^-типа идет преимущественно по пути улучшения значении отдельных параметров, в частности, увеличения рабочих токов, снижения остаточных напряжений в открытом состоянии, увеличения быстродействия. Также ведутся разработки приборов тиристорного типа с оптическим, электростатическим и магнитополевым управлением. При этом большое внимание уделяется созданию мощных управляемых тиристоров и симисторов для использования в цепях постоянного и переменного тока. Следует отметить, что значительно меньшее внимание уделяется задачам разработки, моделирования и исследования слаботочных приборов на основе полупроводниковых структур тиристоров и симисторов. В основном такие приборы обладают планарной структурой, и, как следствие, простотой управления параметрами ВАХ с помощью электрического и магнитного полей и светового воздействия, сравнительно зысоким быстродействием и возможностью обработки биполярных сигналов, что значительно расширяет их функциональные возможности и позволяет упростить многие схемотехнические решения.

Массогабаритные показатели и функциональные свойства планарных симисторов малой и средней мощности также во многом определяют широкие перспективы их применения в качестве различных полевых и оптоэлектронных датчиков переменного тока в цепях слаботочной автоматики и бытовой техники.

Тиристорные и симисторные структуры с гальваническим управлением традиционно относят к приборам с ^-образной вольтамперной характеристикой. В то же время эти приборы являются дуальными по отношению их выхода ко входу, так как, помимо выходной ВАХ 5-типа, обладают входной ВАХ /V-типа. При этом, если, например, для тиристора выходной цепью является цепь анод-катод, то входной цепью будет цепь катод-управляющий электрод. Тогда при появлении напряжения в выходной цепи на входной ВАХ возможно образование участка с ОДС, причем относительная простота в управлении параметрами этой входной характеристики N-типа позволяет использовать входную цепь прибора в качестве управляемого эквивалента туннельного диода. Возникновение входной ВАХ yV-тила и наличие участка с ОДС на выходной ВАХ оказываются взаимно связанными и взаимно обусловленными. Соответственно, /V-образность входной вольтамперной характеристики оказывается столь же неотъемлемым свойством тиристорных и симисторных структур с гальваническим управлением, как и .S-образность выходной ВАХ. Однако когда исследование и применение свойств выходной характеристики имеет весьма широкие области, входная характеристика, ее свойства и взаимосвязь с выходной характеристикой остаются практически не изученными.

При всестороннем исследовании свойств полупроводниковой структуры возникает вопрос об устойчивости и стабильности тех или иных ее характеристик. Свойства полупроводниковых приборов оказываются сильно зависимыми от температуры окружающей среды. Изменение температуры приводит к дрейфу параметров самого полупроводника и, как следствие, к изменению определяющих работу прибора величин, характеризующих р-я-переходы структуры. Особенно критичным изменение температуры является для ключевых приборов, в частности, симисторов. Существуют определенные методы стабилизации и компенсации нежелательных изменений параметров полупроводниковой структуры, однако, проводимые в этом направлении исследования ориентированы, в основном, на силовые приборы.

Таким образом, одной из актуальных на сегодняшний день задач функциональной полупроводниковой электроники является моделирование и исследование свойств входной и выходной вольтамперных характеристик интегральных симисторов малой и средней мощности, анализ взаимосвязи этих характеристик в широком интервале температур, а также вопросы температурной стабилизации характеристик.

Для достижения указанной цели:

В первой главе рассмотрено исследовательское направление — негатроника, — связывающее все приборы с ОДС; приводится анализ основных типов и свойств полупроводниковых приборов с ОДС S-типа различного уровня мощности. Рассмотрены основные направления в развитии приборов тиристорного типа.

Во второй главе приведены аналитические соотношения, определяющие основные статические и динамические параметры симисторов малой и средней мощности. Разработана и исследована математическая модель входных параметров и характеристик симисторных структур. Произведен учет механизмов, определяющих температурный дрейф параметров полупроводниковых приборов. Представлена схемотехническая модель симистора, позволяющая получить входные вольтамперные характеристики с помощью пакета PSpice.

В третьей главе приведены результаты исследования выходных статических и динамических, а также входных статических характеристик ПДС. Произведен анализ процессов, устанавливающих однозначную взаимосвязь входных и выходных характеристик.

Научная новизна работы состоит в следующем:

1. В результате анализа физических процессов в i-.имисторной структуре показано, что появление участка с ОДС на полярно-чувсгвительной входной N-образной ВАХ обусловлено ее взаимосвязью с 5-образной выходной ВАХ.

2. Математические модели, описывающие основные статические и динамические параметры ПДС, дополнены соотношениями, позволяющими производить расчет напряжения переключения, остаточного напряжения, времен включения и выключения в широком интервале температур, и согласуются с экспериментальными данными.

3. Получены соотношения, позволяющие описать процесс формирования входной статической N-образной ВАХ симистора и произвести расчеты основных параметров указанной характеристики (напряжения пика, тока пика), согласующиеся с экспериментальными данными.

4. С помощью схемотехнической модели ПДС на основе четырехтранзисторной схемы замещения получены входные статические УУ-образные вольт-амперные характеристики.

Практическая ценность работы:

1. Полученные соотношения для выходных статических и динамических характеристик ПДС позволяют проводить инженерный расчет напряжения переключения, остаточного j напряжения, времен включения и выключения многослойных полупроводниковых структур симисторного типа малой и средней мощности при проектировании и использовании в конкретных узлах электронной аппаратуры с учетом температуры окружающей среды.

2. Полученные аналитические выражения, определяющие параметры входной /V-образные ВАХ, позволяют оценить влияние напряжения на силовых электродах ПДС, и температуры на входную характеристику.

3. Результаты исследования температурных характеристик ПДС с шунтированием эмиттерных переходов позволяют существенно расширить интервал рабочих температур прибора и оптимизировать величину шунтирующего сопротивления.

4. Результаты исследования свойств полярно-чувствительной входной N-образнои ВАХ позволяют расширить функциональные возможности структуры ПДС.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Существует однозначная взаимосвязь входных и выходных статических ВАХ симисторноП структуры, при этом формирование /V-образной входной ВАХ обусловлено процессом включения-выключения симисторнок структуры.

2. Включение в математическую модель симисторной структуры зависимостей, определяющих электрофизические свойства полупроводника (подвижность, время жизни, скорость генерации-рекомбинации) с учетом изменения температуры, позволяет описать изменения электрических параметров симисторной структуры в широком диапазоне температур.

3. Соотношения, полученные на основе решения системы уравнений непрерывности для р-п-переходов симисторной структуры, позволяют оценивать параметры N-образной входной статической В АХ.

4. Схемотехническая модель симистора на основе четырехтранзисторной схемы замещения позволяет получить полярно-чувствительные входные статические вольт-амперные характеристики УУ-типа.

По результатам выполненных в диссертационной работе исследований опубликовано 9 печатных работ.

Диссертационная раббта изложена на 135 страницах машинописного текста и состоит из введения, трех глав, заключения и приложений, содержит 47 рисунков, 2 таблицы и список использованных литературных источников из 135 наименований.

3.5. Выводы.

На основании результатов исследования ПДС можно сделать следующие выводы:

1. Ключевые параметры выходных характеристик типа (точки включения и выключения) зависят от температуры, причем зависимости напряжения переключения прямой и обратной ветвей практически идентичны. Характер зависимости Unep(T) имеет сложный вид: .слабо убывает от 230 В (-170°С) до 220 В (-90°С), затем возрастает до максимального значения 240 В при 7=80°С. Полное спрямление участка ОДС происходит при температуре выше 165°С.

2. Ключевые параметры ВАХ симистора можно менять с помощью управляющего тока, причем при высоких температурах для управления требуется меньшее значение тока, чем при низких. Ток спрямления при 7=-150°С составляет 0,17 мА, а при Г=120°С — 0,03 мА.

3. С помощью шунтирования можно увеличить диапазон рабочих температур ПДС до 150°С, повысить напряжение переключения, а также понизить чувствительность прибора к управляющему току. При использовании на исследуемом образце ПДС шунтирующего сопротивления Rm=\30 Ом напряжение переключения возросло от 30 до 250 В. Ток спрямления при этом увеличился от 0,04 мА до 2,6 мА.

4. Динамические характеристики ПДС (времена переходных процессов включения и выключения) так же, как и статические, зависят от температуры, шунтирующего сопротивления и рабочего напряжения прибора. При изменении температуры от 20 до 140°С время включения teK1 уменьшилось от 26 до 3 мкс, время выключения (вым увеличилось от 100 до 600 мкс (/?ш=680 Ом).

5. Шунтирование увеличивает время включения и уменьшает время выключения, причем влияние величины Яш на feKI увеличивается при низких температурах, а на teblK„ — при высоких. Таким образом, если предполагается использовать ПДС при высоких температурах (>100°С), шунтирующее сопротивление можно уменьшать, что будет способствовать устойчивой работе прибора и не отразится на его динамических свойствах.

6. Входные и выходные вольтамперные характеристики однозначно взаимосвязаны ме\<ду собой, причем возникновение входной характеристики jV-типа обусловлено повышенным уровнем переноса дырок из р-эмиттера в /7-базу. При этом полярность приложенного к силовым электродам напряжения способствует возникновению входной А-образной ВАХ только в одной из входных цепей симисторной структуры. Таким образом, входные ВАХ являются полярночувствительными.

7. Входные ВАХ обладают участком ОДП N-типа, если напряжение управления U превышает некоторую пороговую величину. При этом возникает отрицательный пик, который по мере увеличения U сдвигается из IV в III квадрант, увеличиваясь в целом. Ключевые параметры характеристик (точка отрицательного максимума (U'mCLX\ I'mCLт)) зависят от U: при изменении напряжения управления от 0,9 В до 3,5 В максимум пика переместился из точки (0,8 В; 0.05 мА) в точку (9 В; 19 мА) (0°С). Наблюдение пика возможно до тех пор, пока он не перекроется кривой лавинного пробоя.

8. Характер зависимости величин U'mnx и Гтах от температуры определяется напряжением управления U. Зависимость U',nax{T~) имеет линейный вид, пока V мало. По мере увеличения U зависимость приобретает перегибы, не теряя при этом тенденции роста с повышением температу ры.

9. Кривая Гтах(Т) имеет точку максимума в районе -80°С, если напряжение управления превышает 1,6 В. На большей части температурного диапазона наблюдается слабое возрастание или убывание величины /'„ах, однако при падении температуры от -120°С до -170°С начинается резкое убывание I'max до 0 мА, что означает уменьшение самого пика и постепенное его пропадание. Ниже -175°С получение пика на входной ВАХ ПДС крайне затруднительно. Это соответствует наблюдениям за выходной ВАХ: при этих же условиях характеристика перестает реагировать на сколь угодно большой уровень управляющего тока.

10. Анализ математического и схемотехнического моделирования показал, что описываемые в моделях процессы в целом соответствуют наблюдаемым явлениям и закономерностям. Это позволяет говорить о применимости моделей для расчета реальных структур и приборов. Следует отметить, однако, что математические модели находят согласие с экспериментом в большей степени, нежели схемотехнические (в случае входных характеристик). Это обусловлено спецификой самого схемотехнического моделирования, которое не имеет возможности для прямого учета генерационно-рекомбинационных процессов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основным итогом диссертации является решение задачи исследования симисторной структуры в широком температурном диапазоне, а также установление взаимосвязи между входной и выходной статическими характеристиками, что имеет важное значение для физики и техники полупроводниковых приборов.

При проведении исследований и разработок по теме диссертации получены следующие основные теоретические и практические результаты:

1. В результате анализа процессов, приводящих к появлению участка с ОДС на входной ВАХ симисторной структуры, показано, что существует однозначная взаимосвязь входных и выходных статических ВАХ симисторной структуры, при этом формирование пика на //-образной входной ВАХ сопровождается и определяется процессом включения-выключения симисторной структуры; //-образная входная характеристика возникает на одной или дру гой паре входных электродов в зависимости от полярности приложенного к силовым электродам напряжения, что позволяет использовать симистор в качестве полярно-чувствительного прибора.

2. Включение в математическую модель симисторной структуры зависимостей, определяющих . электрофизические свойства полупроводника (подвижность, время жизни, скорость генерации-рекомбинации) с учетом изменения температуры, позволяет описать изменения электрических параметров симисторной структуры в широком диапазоне температур.

3. С помощью соотношений, полученных на основе решения системы уравнений непрерывности для p-t7-переходов симисторной структуры, произведены оценка параметров //-образной входной статической ВАХ. Результат указывает на качественное согласие расчетных данных с экспериментальными.

4. С помощью схемотехнической модели симистора на основе четырехтранзисторной схемы замещения получено семейство полярно-чувствительных входных статических вольт-амперных характеристик TV-типа.

5. В результате исследования температу рных характеристик ПДС показано, что работоспособность прибора сохраняется в интервале температур от -170°С до 150°С; шунтирование эмиттерных р-и-переходов симисторной структуры стабилизирует работу прибора при высоких температ) ;>ах.

6. Основные положения диссертационной работы были доложены на конференциях: III Международной научно-технической конференции «Электроника и информатика — XXI век» (Зеленоград, 2000), IX Всероссийской научно-технической конференции «Электроника и информатика-2002» (Зеленоград, 2002), Всероссийской научно-технической конференции «Современные проблемы радиоэлектроники» (Красноярск, 2002), X Всероссийской научно-технической конференции «Электроника и информатика-2003» (Зеленоград, 2003), Всероссийской научно-технической конференции «Современные проблемы радиоэлектроники». Международной научно-технической конференции «Оптика, оптоэлектроника и технологии» (Ульяновск, 2003) [129-135].

Дальнейшие шаги могут быть направлены на изучение динамических свойств входной цепи, а также на исследование входных характеристик других модификаций симисторов и тиристоров.

122

1. Блихер А. Физика тиристоров: Пер. г англ./Под ред. И.В.Грехова. — Л.: Энергоиздат, 1981. — 264 с.

2. Кузьмин В.А. Тиристоры малой и средней мощности. — М.: Сов. радио, 1971,— 184 с.

3. Замятин В.Я., Кондратьев Б.В. Тиристоры. — М.: Сов. радио, 1980. — 64с.

4. Дзюбин Н.Н. Симметричные тиристоры. — М.: Знание, 1970. — 47 с.

5. Тейлор П. Расчет и проектирование тиристоров: Пер. с англ. — М.: Энергоатомиздат, 1990. — 208 с.

6. Герлах В. Тиристоры: Пер. с нем. — М.: Энергоатомиздат, 1985. — 328 с.

7. Степаненко И.П. Основы теории транзисторов и транзисторных схем. — М.: Энергия, 1977. — 672 с.

8. Евсеев Ю.А., Крылов С.С. Симисторы и их применение в бытовой электроаппаратуре. — М.: Энергоатомиздат, 1990. — 120 с.

9. Шалимова К.В. Физика полупроводников. — М.: Энергия, 1976. —416 с.

10. Бонч-Бруевич В.Л., Калашников С.Г. Физика полупроводников. — М: Наука, 1977, —672 с.

11. Shockley W., Sparks М., Teal G.K. Junction transistors // Phys. Rev. — 1951. — Vol. 83,№6.—P. 151-157.

12. Челноков B.E., Евсеев Ю.А. Физические основы работы силовых полупроводниковых приборов. — М.: Энергия, 1973. — 280 с.

13. Гаряинов С.А., Абезгауз И.Д. Полупроводниковые приборы с отрицательным сопротивлением. — М.: Энергия, 1970. — 320 с.

14. Колосов А.А., Горбунов Ю.И., Наумов Ю.Е. Полупроводниковые твёрдые схемы. — М.: Сов. радио, 1965. — 500 с.

15. Тугов Н.М., Глебов Б.А., Чарыков Н.А. Полупроводниковые приборы. / Под ред. В.А.Лабунцова.— М.: Энергоатомиздат, 1990.—576 с.

16. Гаряинов С.А., Гаряинов А.С., Плешко Б.К. Обобщенная модель р-п-р-п-структуры // Электрон, техн. Сер. Микроэлектроника, 1987. — Вып. 4 (124), — С. 5767.

17. Недолужко И.Г., Сергиенко Е.Ф. Однопереходные транзисторы. — М.: Энергия, 1974,— 104 с.

18. Евсеев Ю.А. Полупроводниковые приборы для мощных высоковольтных преобразовательных устройств. — М.: Энергия, 1978.

19. Арефьев А.А., Серьезное А.Н., Степанова J1.H. Эквиваленты приборов с отрицательным дифференциальным сопротивлением. — М.: Знание, 1987. — Сер.2. Радиоэлектроника и связь. — 62 с.

20. Кузьмин В.А., Сенаторов К.А. Четырехслойные полупроводниковые приборы. —М.: Энергия, 1967. — 184 с.

21. Полторапавлова Г.С., Удалов Н.Г. Фототиристоры. — М.: Энергия, 1971.104 с.

22. Турин Н.Т., Соломин Б.А. Перспективные средства отображения информации. — Изд-во Саратовского Университета, 1986. — 116 с.

23. Бруфман С.С., Трофимов Н.А. Тиристорные переключатели переменного тока. — М.: Энергия, 1969.

24. Джентри Ф., Гутцвиллер Ф., Холоньяк Н., Фон. Застров Э. Управляемые полупроводниковые вентили. — М.: Мир, 1967. — 455с.

25. Стафеев В.И., Комаровских К.Ф., Фурсин Г.И. Нейристорные и другие функциональные схемы с объемной связью. — М.: Радио и связь, 1981. — 111с.

26. Грехов И.В., Линийчук И.А. Тиристоры, выключаемые током управления.

27. J1.: Энергоиздат, 1982. — 95 с.

28. Носов Ю.Р., Петросянц К.О., Шилин В.А. Математические модели элементов интегральной электроники. — М.: Сов. радио, 1976. — 304с.

29. Петросянц К.О., Шилин В.А., Яншин А.А. Электрические модели элементов интегральных схем для автоматизированного проектирования. — М.: Машиностроение, 1979. — 92 с.

30. Викулин И.М., Викулина Л.Ф., Стафеев В.И. Гальваномагнитные приборы. — М.: Радио и связь, 1983. — 104 с.

31. Викулин И.М., Стафеев В.И. Физика полупроводниковых приборов. — М.: Радио и Связь, 1990. — 332 с.

32. Кублановский Я.С. Тиристорные устройства. — М.: Энергия, 1978. —96 с.

33. Янчук Е.В. Туннельные диоды в приемно-усилительных устройствах. М.: Энергия, 1967. — 56 с.

34. Дерменжи П.Г., Кузьмин В.А., Крюкова Н.Н. Расчет силовых полупроводниковых приборов. / Под ред. В.А. Кузьмина. — М.: Энергия, 1980. — 184 с.

35. Зи С. Физика полупроводников: В 2-х книгах. Кн.1. Пер. с англ. — М.: Мир, 1984.—456 с.

36. Гаряинов С.А., Тиходеев Ю.С. Физические модели полупроводниковых приборов с отрицательным сопротивлением. — М.: Радио и связь. 1997. — 276 с.

37. Негатроника. / Серьезное А.Н., Степанова J1.H., Гаряинов С.А. и др. — Новосибирск: Наука. Сибирская издательская фирма РАН, 1995. — 315 с.

38. Булярский С.В., Грушко Н.С. Генерационно-рекомбинационные процессы в активных элементах. — М.: Изд-во Моск. Ун-та, 1995.:— 399 с.

39. Бабичев А.П., Бабушкина Н.А., Братковский A.M. и др. Физические величины: Справочник. / Под ред. И.С.Григорьева, Е.З.Мейлихова. — М.: Энергоатомиздат, 1991. — 1232 с.

40. Стафеев В.И., Викулин И.М. .S-диоды — полупроводниковые приборы и их применение. / Под ред. Я.А.Федотова. — М.: Сов. радио. 1974. — Вып. 28. — С. 28-56.

41. Кузьмин В.А. Вольтамперная характеристика полупроводниковых приборов со структурой р-п-р-п во включенном состоянии /У Радиотехника и электроника. — 1963. — Т.8, №1. — С. 171-177.

42. Кузьмин В.А., Бражников В.А. О динамических свойствах приборов типа р-п-р-п II Радиотехника и электроника. — 1963. — Т.8, №7. — С.1193-1198.

43. Смолянский Р.Е. К вопросу о температурных изменениях параметров приборов, обладающих структурой р-п-р-п-т\тъ II Радиотехника и электроника. — 1963, —Т.8, №9, —С. 1615-1625.

44. Кузьмин В.А., Першенков B.C. О переходном процессе включения управляемых диодов р-п-р-п И Радиотехника и электроника. — 1967. Т. 12, №1. — С. 70-75.

45. Лебедев А.А., Уваров А.И., Челноков В.Е. Установление стационарного состояния при включении р-л-о-л-структуры // Радиотехника и электроника. — 1967.1. Т. 12, №4. — С. 677-685.

46. Лебедев А.А., Уваров А.И. Постоянная времени рассасывания заряда в р-/7-р-л-структуре при выключении её под действием обратного анодного напряжения // Радиотехника и электроника. — 1967. — Т. 12, №4. — С. 686-692.

47. Кузьмин В.А., Бражников В.А. О самопроизвольном включении приборов p-n-p-rt II Радиотехника и электроника. — 1967. — Т. 12, №4. — С. 668-676.

48. Лебедев А.А., Уваров А.И. Включение симметричной р-п-р-п-структуры при учёте зависимости коэффициентов усиления от тока // Радиотехника и электроника, — 1967. — Т.12, №5. — С. 895-903.

49. Лебедев А.А., Уваров А.И., Челноков В.Е. Переходный процесс выключения /?-/7-р-л-структуры посредством тока управления базы // Радиотехника и электроника, — 1968. — Т.13, №1. — С. 115-123.

50. Кузьмин В.А., Парменов Ю.А. К теории включенного состояния р-п-р-п-структур // Радиотехника и электроника. — 1968. — Т.13, №8. — С. 1439-1442.

51. Губанов А.И., Гущина Н.А. Расчет р-п-р-п-структуры в стационарном режиме при небольших сопротивлениях растекания баз // Радиотехника и электроника. — 1967.— Т.12, №8.— С. 1454-1460.

52. Лебедев А.А., Уваров А.И., Челноков В.Е. Влияние электрического поля на переходные процессы в/?-я-/?-я-структурах // Радиотехника и электроника. — 1967.1. Т.12. №8. — С.1461-1468.

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

54. Рабкин П.Б., Тогатов В.В. Квазилинейная квазиодномерная модель процесса включения /?-/7-/?-/7-структур на этапе установления стационарного состояния // Радиотехника и электроника. — 1981. —Т.26, №7. — С.1498-1509.

55. Стафеев В.И., Ван-Шоу-цзюе, Филина Л.В. Триоды с Аг-образной характеристикой // Радиотехника и электроника — 1962. — Т. 7, № 8. — С. 14041408.

56. Комаровских К.Ф. /7-/?-/-структура — новый 5-элемент на объемном эффекте для функциональных схем // Микроэлектроника. — 1973. — Т. 2, №4. — С. 290-296.

57. Brambilla A. Daliogo Е.А. A circuit-ievel simulation model ofp-n-p-n-dzv'\czs II IEEE Trans. Comput. And. Des. Integr. Circuit and Sist. — 1990. — v.9, 112. — P. 12541264.

58. Комаровских К.Ф., Осипов B.B. Основные параметры и свойства шунтированной /?-л-/?-л-структуры // Электронная техника. Сер. 3. Микроэлектроника. — 1967. — №3. — С. 11-19.

59. Евсеев Ю.А., Тетерьвова Н.А. Переходный процесс включения р-п-р-п-структуры, управляемой светом // Электротехническая промышленность. Преобразовательная техника. — М.: Информэлектро, 1980.- №5.

60. Кузьмин В.А., Першенков B.C. О переходном процессе включения тиристора // Радиотехника и электроника — 1968. — №7. — С. 709-718.

61. Рыбак Р.И.,Тетерьвова Н.А. Белая С.Н., Насекан О.С. Новые типы силовых оптронных тиристоров // Электротехника. — 1988. — №5. — С.5-6.

62. Пурцхванидзе А.А., Стафеев В.И. Четырехслойные структуры управляемые светом // Радиотехника и электроника — 1967. — Т. 12, №1. — С. 165167.

63. Юшин A.M. Применение симметричного тиристора в радиоэлектронике // Электронная промышленность. — 1974. — №9. — С. 46-49.

64. Евсеев Ю. А., Челноков В.Е. Обращенный тиристор и симметричный тиристор с двухполярным управлением // Электричество. — 1967. — №4.

65. Думаневич А.Н., Евсеев Ю.А., Туркевич В.М., Челноков В.Е., Акивчик Н.И. Силовые кремниевые диффузионные симметричные вентили (тиристоры) типа ВКДУС // Электричество. — 1969. — №5.

66. Wu Jingtang, Не Jian-She, Ou Xi-Yu. A two-transistor negative-resistance device nithout feedback structure // Int. J. Circuit Theory and Appl. — 1990. — v. 18. №1. — P. 85-88.

67. Евсеев Ю.А., Тетерьвова H.A., Белая C.H. Оптронный симистор средней мощности // Электротехническая промышленность. Преобразовательная техника. — 1975,—№9 (127).— С. 8-10.

68. Комаровских К.Ф., Стафеев В.И. Отрицательное сопротивление в некоторых полупроводниковых структурах // Радиотехника и электроника. — 1966.1. Т. И, №9, —С. 1624-1633.

69. Галузо В.Е., Матсон Э.А., Мельничук В.В. Полупроводниковые биполярно-полевые структуры // Зарубежная электронная техника. — 1981. — № 10 (244). — 50 с.

70. Смолко Г.Г., Осипов В.В., Стафеев В.И., Гаряинов С.А., Попова М.В. N-триод — активный элемент электронных схем // Радиотехника и электроника. — 1965, —Т. 10, №8. — С.1480-1485.

71. Попова М.В., Смолко Г.Г., Гаряинов С.А., Стафеев В.И. Статические характеристики TV-триодов // Радиотехника и электроника — 1965. — Т. 10, №1. — С.147-156.

72. Porter J.A. JFET transistor fields device with negative resistance // IEEE Trans. Electron. Devices, 1976. — v.23. — P. 1098-1099.

73. Wacker A., Scholl E. Criteria for bistable electrical devices with S- on Z-shaped current voltage characteristic //J. Appl. Phys. — 1995. — 78, №12. — P.7352-7357.

74. Гаряинов С.А., Сафонов B.M. Полупроводниковая негатроника, состояние и перспективы развития // Электронная техника. Сер. 3. Микроэлектроника. — 1987.1. Вып. 4 (124). —С.81-91.

75. Голованова О.В., Грехов И.В., Линийчук И.А., Шулекин А.Ф. О возможности управления с помощью базового тока структурами с объемной связью между активными р-гс-р-и-элементами // Микроэлектроника. — 1976. — Т. 5, №1. — С. 43-49.

76. Володин Е.Б., Золотарев В.И., Золотарев Ю.Г., Комаровских К.Ф., Кольцов А.И., Стафеев В.И. Функциональные логические модули на ^-элементах // Микроэлектроника. — 1974. — Т. 3, №2. — С. 123-132.

77. Грехов И.В., Лизин А.И. Функциональные устройства на основе тиристорно-полевых структур // Электронная техника. Сер. 3. Микроэлектроника — 1986. — Вып 4 (120). — С.22-26.

78. Вьюков Л.А., Крутиков В.Н., Скляров Н.Е. и др. Исследование некоторых динамических характеристик линий из связанных тиристоров // Электронная техника. Сер. 3. Микроэлектроника, — 1972. — Вып. 5 (39). — С. 70-74.

79. Вьюков В.А., Крутиков В.Н. Исследование некоторых динамических характеристик линий из связанных тиристоров // Электронная техника. Сер. 3. Микроэлектроника. — 1972. — Вып. 5. — С. 70-75.

80. Векшина Е.В., Скорик В.А., Фурсин Г.И. Статические характеристики приборов с плазменной связью // Микроэлектроника. — 1977. — Т.6, №6. — С. 542549.

81. Flores D., Jorda X., Vellvehi М., Rebollo J., Millan J. Cryogenic operation of emitter switched thyristor structures // Solid-State Electron. — 1999. — T.43, №3. — C.633-640.

82. Shekar M.S., Baliga B.J. Temperature dependence of the emitter switched thyristor characteristics // Solid-State Electron.— 1996. — T.39, №6. — C. 769-776.

83. Кузьмин В.А., Юрков C.H. О максимальном запираемом токе в структурах тиристоров, управляемых с помощью затворов на полевых транзисторах // Радиотехника и электроника. — 1999. — Т.44, №1. — С. 118-121.

84. Гаряинов А.С. Математическая модель отрицательного сопротивления и индуктивности в приборах со структурой р-п-р-п-тнпа. // Электронная техника. Сер. 3. Микроэлектроника. — Вып. 3 (119). — 1986. — С. 41-44.

85. Степанова J1.H., Баскаков Е.Н. Температурная стабилизация параметров ВАХ S-ти па в транзисторном эквиваленте /?-/7-р-/?-структуры // Радиотехника. — 1976. — Т. 31, №9. — С. 77-83.

86. Викулин И.М., Викулина Л.Ф., Стафеев В.И. Магниточувствительные транзисторы//ФТП.— 2001, —Т. 35, №1, — С. 3-10.

87. Бакланов С.Б., Турин Н.Т., Новиков С.Г., Кузнецов В.В. Трехтранзисторные схемы замещения в моделировании МДП-симисторов и симисторных оптопар // Изв. вузов. Электроника. — 1998. —№ 1. — С.71-78.

88. Новоселов А.Ю., Новиков С.Г., Бакланов С.Б., Турин Н.Т. Схемотехническое моделирование и исследование мощных N-транзисторов // Изв. вузов. Электроника. — 1999. — № 1-2. — С.86-90.

89. Бакланов С.Б., Турин Н.Т., Новиков С.Г. Исследование полупроводниковых самосканирующих устройств с шунтирующим методом управления // Изв. вузов. Электроника. — 1998. —JM°4. — С.31-36.

90. Бакланов С.Б., Гурин Н.Т., Новиков С.Г. Моделирование и исследование плаиарно-диффузионных симисторов малой мощности и оптопар на их основе // Изв. вузов. Электроника, 1997. — №6. — С. 49-59.

91. Бакланов С.Б., Гайтан В.В., Гурин Н.Т., Никанова А.В. Симметричные оптопары // Электронная промышленность, 1992. — №1. — С. 51.

92. Воронцов С.И., Бакланов С.Б., Гурин Н.Т., Новиков С.Г. Экспериментальное исследование магниточувствительных свойств радиационно-модифицированных планарных симисторов // Микросистемная техника. — 2001. — №10, —С. 3-6.

93. Воронцов С.И., Бакланов С.Б., Гурин Н.Т., Новиков С.Г. Облучение рентгеновским излучением планарно-диффузионных симисторных структур как метод повышения магниточувствительности // Письма в ЖТФ. — 2002. — Т. 28, №19.1. С. 37-42.

94. Воронцов С.И., Бакланов С.Б., Гурин Н.Т., Новиков С.Г. Повышение магниточувствительности планарных симисторов путем радиационной модификации структуры // Письма в ЖТФ. — 2001. — Т. 27, №8. — С. 53-57.

95. Бакланов С.Б., Гурин Н.Т., Лычагин Е.В., Новиков С.Г., Картавенко А.В., Костылов М.А. Формирование полярно-чувствительных входных вольтамперных характеристик симисторной структуры // ЖТФ. — 2003. — Т. 73, №9. — С. 141-142.

96. Бакланов С.Б., Гурин Н.Т. Лычагин Е.В., Новиков С.Г., Картавенко А.В., Костылов М.А. Полярно-чувствительные //-образные входные вольтамперные характеристики симисторной структуры // Изв. вузов. Электроника, 2003. — №6. — С. 17-21.

97. Филинюк Н. Негатроника. Исторический обзор // МОО "Наука и Техника".http://\vww. n-t.ru/tp/in/nt.htm).

98. Petrie A.F. A SPICE model for triacs // Philips Semiconductors Rev 1200, 1997, —№9, —P. 1-10.

99. Разевиг В.Д. Применение программ P-Cad и Pspice для схемотехнического моделирования на ПЭВМ. Выпуск 3. — М.: Радио и связь, 1992. —112 с.

100. Евсеев Ю.А. Теория симистора // Прикладная физика. — 2001. — №4. —

101. Дерменжи П.Г. Стойкость к эффекту dU/dt силовых запираемых тиристоров // Прикладная физика. — 2001. —№4. — С. 101-107.

102. Пат. 347838 (СССР). Тиристор / В.С.Першенков, Б.В.Ткачев. — Опубл. в Б.И., 1972,— №24.

103. Пат. 5315134 (США).— Опубл. в 1994 г.

104. Пат. 5381025 (США). — Опубл. в 1995 г.

105. Пат. 5324966 (США). — Опубл. в 1994 г.

106. Пат. 5387805 (США). — Опубл. в 1995 г.

107. Пат. 63209169 (Япония). — Опубл. в 1988 г.

108. Пат. 63209174 (Япония). — Опубл. в 1988 г.

109. Пат. 2243021 (Великобритания). — Опубл. в 1991 г.

110. Пат. 2062532 (Россия). Планарный переключающий полупроводниковый прибор. / Выгловский В.М., Гаганов В.В. — Опубл. в Б.И., 1996 — №17

111. А.с. 349356 (СССР). Симметричный тиристор / А.Н. Думаневич, Ю.А. Евсеев. — Опубл. в Б.И., 1988. —№20.

112. А.с. 397121 (СССР). Симметричный тиристор / Ю.А. Евсеев, А.Н. Думаневич. — Опубл. в Б.И., 1985. — №5.

113. А.с. 397122 (СССР). Симметричный тиристор / Ю.А. Евсеев, А.Н. Думаневич. — Опубл. в Б.И., 1985. — №5.

114. А.с. 435745 (СССР). Фотосимистор / Ю.А. Евсеев, А.Н. Думаневич. — Опубл. вБ.И., 1985, — №5.

115. А.с. 466817 (СССР). Трехэлектродный полупроводниковый переключатель. / Ю.А. Евсеев, А.Н. Думаневич. — Опубл. в Б.И., 1988. — №20.

116. А.с. 526243 (СССР). Трехэлектродный полупроводниковый переключатель. / Н.А. Тетерьвова, Ю.А. Евсеев, А.Н. Думаневич. — Опубл. в Б.И., 1980, —№37.

117. Пат. 3437891 (США). Полупроводниковые приборы / Опубл. в ,Б.И.,1969.

118. Пат. 5281832 (США). Двунаправленный двухвыводной тиристор / Опубл. в 1994 г.

119. Пат. 61-213129 (Япония). — Опубл. в 1993 г.

120. Пат. 59-50601 (Япония). — Опубл. в 1993 г.

121. Пат. 5483087 (США). — Опубл. в 1993 г.

122. Пат. 6014545 (Япония). — Опубл. в 1994 г.

123. Пат. 57-421 (Япония). — Опубл. в 1992 г.

124. Пат. 2645513 (ФРГ). Двунаправленный фототиристор. / Опубл. в Б.И.,1979.

125. А.с. 435745 (СССР). Фотосимистор / Ю.А. Евсеев, А.Н. Думаневич, Н.А. Тетерьвова, С.Н. Белая. — Опубл. в Б.И., 1988. — №20.

126. Пат. 24939/82 (Япония). — Опубл. в 1982 г.

127. Пат. 2022412. (РФ). Фотосимистор на основе полупроводниковой структуры / С.Б. Бакланов, В.В. Гайтан, Н.Т. Турин. — Опубл. в Б. И., 1994. — № 20.

128. Пат. РФ № 1827050. Коммутирующее устройство / С.Б. Бакланов, В.В. Гайтан, Н.Т. Гурин. — Опубл. в Б.И., 1993. — № 25.

129. Картавенко А.В., Лычагин Е.В. Входная характеристика N-типа планарно-диффузионного симистора // Труды IX Всерос. науч.-техн. конф. «Электроника и информатика-2002» (Зеленоград, 2002). — М.: МИЭТ, 2002. —; С. 47.

130. Костылов М.А., Лычагин Е.В. Формирование полярно-чувствительной

131. TV-образной входной характеристики планарно-диффузионного симистора // Труды X Всерос. науч.-техн. конф. «Электроника и информатика-2003» (Зеленоград, 2003). — М.: МИЭТ, 2003, —С. 26.