Пространственная неоднородность ударно-ионизационного переключения силового кремниевого диода

Исследован процесс переключения силового кремниевого диода в проводящее состояние волной ударной ионизации, возбуждаемой импульсом перенапряжения с субнаносекундным фронтом. В экспериментах на диод диаметром $6$ мм без предварительного обратного смещения подавался импульс обратного напряжения, обеспечивающий среднюю скорость нарастания напряжения на диоде $dU/dt$ в диапазоне $1$–$10$ кВ/нс. Численное моделирование показало, что расчетные и экспериментально наблюдаемые осциллограммы напряжения на диоде имеют количественное согласие в том случае, когда величина активной площади структуры $S_a$, через которую проходит ток переключения, возрастает с увеличением $dU/dt$. Показано, что при $dU/dt<2$ кВ/нс активная площадь стремится к нулю, а при $dU/dt>10$ кВ/нс приближается к полной площади структуры. Сравнение с результатами аналогичных работ показывает, что увеличение $S_a$ с ростом параметра $dU/dt$ не зависит от материала структуры (кремний и арсенид галлия), количества слоев в полупроводниковой структуре (диоды и тиристоры), а также от величины предварительного обратного смещения.