Регистрация / Вход
Прислать материал

Анализ работы дрейфовых диодов с резким восстановлением в схеме генераторов мощных наносекундных импульсов

ФИО: Зыкин М.И.

Направление: Нанотехнологии

Научный руководитель: к.т.н., доц. Лагов Пётр Борисович

Институт: Институт новых материалов и нанотехнологий

Кафедра: Кафедра Полупроводниковой электроники и физики полупроводников

Академическая группа: ППЭ-11-1

Цель работы: Проанализировать принцип работы, конструктивно-технологические варианты изготовления и области применения дрейфовых диодов с резким восстановлением. Рассмотреть принцип действия генераторов мощных наносекундных импульсов на основе дрейфовых диодов с резким восстановлением.

Актуальность: Дрейфовые диоды с резким восстановлением (ДДРВ) наносекундного диапазона находят применение в высоковольтных (до 12 кВ) генераторах импульсов наносекундного диапазона для управления оптическими затворами твердотельных лазеров. На базе ДДРВ созданы первые полностью твердотельные устройства управления лазерным излучением. Дрейфовый диод с резким восстановлением содержит два сильнолегированных слоя противоположного типа проводимости, два омических контакта к сильнолегированным слоям и два слаболегированных слоя, расположенных между сильнолегированными слоями и имеющих типы проводимости, совпадающие с типами проводимости примыкающих к ним сильнолегированных слоёв. В основе работы ДДРВ лежит явление сверхбыстрого восстановления напряжения на диоде при переключении из проводящего состояния в блокирующее. Такое восстановление, примерно на порядок более быстрое, чем предсказывали теории этого процесса, наблюдается в строго определенных условиях. Однако количественная теория, позволяющая описать их работу, до сих пор отсутствовала. Вследствие этого, недавно была разработана теория, позволяющая рассчитывать вышеописанные процессы и выбирать электрофизические параметры полупроводниковой структуры диодов в зависимости от требуемых электрофизических характеристик. Выяснилось, что из-за отсутствия положительной обратной связи по току локализация тока в этих приборах исключается, то есть рабочая площадь может быть очень большой. Например, прибор с пробивным напряжением 2 кВ может иметь рабочую площадь 30–40 см2; поскольку рабочая плотность тока в таких приборах составляет ~1∙102 А/см2, ток в импульсе может достигать 3–4 кА. Было установлено также, что при последовательном соединении ДДРВ не нуждается в делителях напряжения, так как накачка от одного генератора обеспечивает практически полную синхронность восстановления сопротивления всех приборов при переключении. Поэтому на их основе могут быть созданы системы с рабочим напряжением 10–20 кВ, длительностью фронта тока, составляющей единицы наносекунд, и мощностью в импульсе десятки МВт.

Краткое описание выполненных работ: Был проведён литературный обзор на тему «Теория дрейфовых диодов с резким восстановлением». Был рассмотрен принцип работы, конструкция прибора, основные характеристики, использование в различных схемах.

Достигнутые результаты: В результате анализа было установлено, что достоинства дрейфовых диодов с резким восстановлением могут быть использованы с успехом в различных сферах, например, радиационной технологии. Сделано предположение о возможности управления характеристиками выключения ДДРВ методами радиационных технологий.

Выводы: Проанализированы дрейфовые диоды с резким восстановлением, их характеристики, принцип работы, конструкция. Были найдены их преимущества и недостатки.