RU187991U1

RU187991U1 - NANOSECOND SPEED DYNISTER

Info

Publication number: RU187991U1
Application number: RU2018141168U
Authority: RU
Inventors: Юрий Васильевич Аристов; Владимир Борисович Воронков; Сергей Владимирович Коротков
Priority date: 2018-11-22
Filing date: 2018-11-22
Publication date: 2019-03-26

Abstract

Полезная модель относится к области силовой импульсной техники и может быть использована в качестве элементной базы для создания генераторов мощных импульсов с нано- и микросекундной длительностью. Сущность: динистор с наносекундным быстродействием включает полупроводниковую четырехслойную р-n-р-n-структуру, в которой уровень легирования слоя (3) р существенно выше, чем слоя (2) n, анод (5) и катод (6). р-n-р-n-структура имеет краевой контур в виде кольцевой двухступенчатой фаски (9). В слое (1) рвыполнены выходящие на анод (5) участки (7) nтипа в виде цилиндров диаметром (200-300) мкм, расположенных на расстоянии (2-3) мм друг от друга. Кольцевая двухступенчатая фаска (9) снята с наклоном от анода (5) к катоду (6). Технический результат заключается в достижении существенного уменьшения коммутационных потерь энергии. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.The utility model relates to the field of power pulsed technology and can be used as an element base for creating high-power pulse generators with nano- and microsecond durations. SUBSTANCE: dinistor with nanosecond speed includes a semiconductor four-layer pnpn structure in which the doping level of layer (3) p is significantly higher than that of layer (2) n, anode (5) and cathode (6). The p-n-p-n-structure has an edge contour in the form of an annular two-stage chamfer (9). In the layer (1), portions (7) of type nt exit to the anode (5) in the form of cylinders with a diameter of (200-300) μm located at a distance of (2-3) mm from each other. An annular two-stage chamfer (9) is slanted from the anode (5) to the cathode (6). The technical result is to achieve a significant reduction in switching energy losses. 2 s.p. f-ly, 2 ill.

Description

Полезная модель относится к области силовой импульсной техники и может быть использована в качестве элементной базы для создания генераторов мощных импульсов с нано- и микросекундной длительностью.The utility model relates to the field of power pulsed technology and can be used as an element base for creating high-power pulse generators with nano- and microsecond durations.

Известен кремниевый динистор с наносекундным быстродействием (см. заявка CN 105529370, МПК H01L 21/329, H01L 29/06, H01L 29/87, опубликована 27.04.2016), включающий базовую четырехслойную р⁺-n-р-n⁺ структуру и структуру типа MOS (металл-окисел-полупроводник). При включении MOS-структуры она инициирует быстрый ввод запускающего заряда в базовую р⁺-n-р-n⁺ структуру, что приводит к ее переключению за время несколько сотен наносекунд. В результате обеспечивается возможность коммутации мощных быстро нарастающих импульсов тока.Known silicon dinistor with nanosecond speed (see application CN 105529370, IPC H01L 21/329, H01L 29/06, H01L 29/87, published 04/27/2016), including the basic four-layer p ⁺ -n-pn ⁺ structure and structure MOS type (metal-oxide-semiconductor). When the MOS structure is turned on, it initiates the fast entry of the launch charge into the base p ⁺ -n-p-n ⁺ structure, which leads to its switching over the course of several hundred nanoseconds. As a result, it is possible to switch powerful rapidly increasing current pulses.

Известный динистор имеет недостаточно малые коммутационные потери энергии, обусловленные тем, что время его включения недостаточно мало для эффективной коммутации импульсов тока наносекундным фронтом нарастания, а также тем, что после включения обеспечивается недостаточно малое падение напряжения вследствие недостаточно большого запускающего заряда, ограниченного коммутационными характеристиками MOS-структуры.The known dinistor has insufficiently small switching energy losses due to the fact that its switching on time is not short enough for efficient switching of current pulses by a nanosecond rise front, and also because after switching on, an insufficiently small voltage drop is provided due to an insufficiently large starting charge limited by the switching characteristics of the MOS structure.

Известен реверсивно-включаемый динистор с обратной проводимостью (см. патент RU 171465, МПК H01L 29/74, опубликован 01.06.2017), включающий четырехслойную р⁺-n-р-n⁺-структуру с анодным р⁺- и катодным n⁺-эмиттерами, закороченные шунтами. В четырехслойную структуру встроены n⁺-n-р-р⁺ диоды цилиндрической формы, включенные встречно-параллельно четырехслойной структуре, а р⁺-эмиттер четырехслойной структуры закорочен анодными шунтами, расположенными вокруг катодных эмиттеров встроенных диодов.Known reversible-switched dynistor with reverse conductivity (see patent RU 171465, IPC H01L 29/74, published 06/01/2017), including a four-layer p ⁺ -n-p-n ⁺ structure with an anode p ⁺ and cathode n ⁺ - emitters shorted by shunts. The cylindrical n ⁺ -n-p-p ⁺ diodes are built into the four-layer structure, which are connected counter-parallel to the four-layer structure, and the four-layer p ⁺ emitter is shorted by anode shunts located around the cathode emitters of the built-in diodes.

В известном динисторе достигается меньшее падение напряжения после переключения, однако динистор имеет недостаточно малые коммутационные потери энергии, обусловленные недостаточно малым временем включения, которое не обеспечивает эффективную коммутацию импульсов тока с наносекундным фронтом нарастания.A known dynistor achieves a smaller voltage drop after switching, however, the dynistor does not have sufficiently small switching energy losses due to the insufficiently short turn-on time, which does not provide effective switching of current pulses with a nanosecond rise front.

Известен динистор с наносекундным быстродействием (см. патент RU 164476, МПК H01L 29/87, опубликован 10.09.2016), совпадающий с настоящим техническим решением по наибольшему числу существенных признаков и принятый за прототип. Динистор-прототип включает полупроводниковую четырехслойную р⁺-n-р-n⁺-структуру, в которой уровень легирования слоя р существенно выше, чем слоя n, анод и катод, при этом слой р имеет выход на катод, а р⁺-n-р-n⁺-структура имеет краевой контур в виде кольцевой двухступенчатой фаски, на которую нанесен защитный компаунд. Объем слаболегированного N₀-слоя полупроводниковой структуры, расположенный под краевым контуром, выполненным в виде кольцевой фаски, имеет время жизни неосновных носителей заряда, сниженное до величины ≤0,1 мкс.Known dinistor with nanosecond speed (see patent RU 164476, IPC H01L 29/87, published 09/10/2016), which coincides with this technical solution for the largest number of essential features and adopted for the prototype. The prototype dynistor includes a four-layer semiconductor p ⁺ -n-p-n ⁺ structure, in which the doping level of layer p is significantly higher than that of layer n, anode and cathode, while layer p has an exit to the cathode, and p ⁺ -n- The pn ⁺ structure has an edge contour in the form of an annular two-stage chamfer, on which a protective compound is applied. The volume of the lightly doped N ₀ layer of the semiconductor structure located under the edge contour made in the form of an annular chamfer has a minority carrier lifetime reduced to ≤0.1 μs.

В известном динисторе-прототипе устраняется возможность катастрофического возрастания тока утечки после коммутации импульсов силового тока за счет исключения образования приповерхностного проводящего канала. Однако динистор-прототип имеет значительные коммутационные потери энергии, обусловленные уменьшением токопроводящей площади его структуры при облучении и недостаточно малой толщиной низколегированной n базы.In the known prototype dynistor, the possibility of a catastrophic increase in the leakage current after switching power current pulses is eliminated by eliminating the formation of a near-surface conducting channel. However, the prototype dinistor has significant switching energy losses due to a decrease in the conductive area of its structure during irradiation and the insufficiently low thickness of the low-doped n base.

Задачей настоящего технического решения является разработка динистора с наносекундным быстродействием, в котором будут уменьшены коммутационные потери энергии.The objective of this technical solution is to develop a nanosecond dinistor in which switching energy losses will be reduced.

Поставленная задача решается тем, что динистор с наносекундным быстродействием включает полупроводниковую четырехслойную р-n-р-n⁺-структуру, анод и катод, при этом р⁺-n-р-n⁺-структура имеет краевой контур в виде кольцевой двухступенчатой фаски. Новым в динисторе является то, что в слое р⁺ выполнены выходящие на анод участки n⁺ типа в виде цилиндров диаметром (200-300) мкм, расположенных на расстоянии (2-3) мм друг от друга, а кольцевая двухступенчатая фаска снята с наклоном от анода к катоду.The problem is solved in that a nanosecond dinistor includes a semiconductor four-layer pnpn ⁺ structure, anode and cathode, while the p ⁺ -npn ⁺ structure has an edge contour in the form of an annular two-stage chamfer. New in the dynistor is that in the p ⁺ layer, n ⁺ type sections extending to the anode are made in the form of cylinders with a diameter of (200-300) μm, located at a distance of (2-3) mm from each other, and the ring two-stage chamfer is removed with an inclination from anode to cathode.

На двухступенчатую фаску может быть нанесен слой защитного компаунда. Обычно используют кремнийорганические компаунды типа КЛТ, СИЭЛ, ЛОСК.A two-stage chamfer can be coated with a layer of protective compound. Usually use organosilicon compounds such as KLT, SIEL, VOC.

В динисторе по краю слоя n⁺ может быть создан выход слоя р на катод в виде узкого кольца.In the dynistor along the edge of the n ⁺ layer, an exit of the layer p to the cathode in the form of a narrow ring can be created.

Настоящая полезная модель поясняется чертежом, где:The present utility model is illustrated in the drawing, where:

на фиг. 1 показан в разрезе динистор-прототип;in FIG. 1 shows a sectional view of a dinistor prototype;

на фиг. 2 изображен в разрезе настоящий динистор.in FIG. 2 shows a sectional view of a real dinistor.

На фиг. 1 фиг. 2 показаны: 1 - р⁺ слой, 2 - n слой, 3 - р слой, 4 - n⁺ слой, образующие полупроводниковую, например кремниевую, четырехслойную структуру, которая позволяет блокировать силовое напряжение до момента переключения и поддерживать проводящее состояние после переключения; 5 - анод и 6 - катод для подключения силовой цепи; 7 - участки n⁺ типа в виде цилиндров диаметром (200-300) мкм, расположенных на расстоянии (2-3) мм друг от друга; 8 - выход р слоя на поверхность катода 6, повышающий термостабильность; 9 - двухступенчатая фаска, форма которой позволяет предельно уменьшить ширину расположенных под ней краевых областей динистора, но при этом краевое поле распределяется неравномерно и имеет максимум на пологой ступени фаски 9; 10 - защитный компаунд, например КЛТ-30, для герметизации фаски 9. Введенные в р⁺ слой 1 участки 7 n⁺ типа определяют высокую обратную проводимость настоящего динистора, что позволяет предельно уменьшить толщину слаболегированного n слоя 2 и снизить коммутационные потери энергии при протекании силового тока, по сравнению с устройством-прототипом, не обладающим обратной проводимостью. Равномерное распределение по площади р⁺ слоя 1 участков 7 n⁺ типа, выполненных в виде цилиндров с диаметром (200-300) мкм, расположенных на расстоянии (2-3) мм друг от друга улучшает однородность процесса инжекции носителей заряда из р⁺ слоя 1, что повышает однородность переключения и снижает коммутационные потери энергии. Снятие двухступенчатой фаски 9 с наклоном от анода 5 к катоду 6 позволяет расположить под ее пологой ступенью с сильным полем сильнолегированный р слой 3. В процессе запуска динистора импульсом перенапряжения достаточно большая концентрация собственных носителей в р слое 3 препятствует образованию вблизи фаски 9 токопроводящего инверсного канала. При этом, в отличие от устройства-прототипа, в котором фаска 9 снята с наклоном от катода 6 к аноду 5, и под ее пологой ступенью располагается слаболегированный n слой 1, в настоящем динисторе ток утечки не возрастает, что исключает необходимость использования процесса облучения электронами, который уменьшает токопроводящую площадь и увеличивает коммутационные потери энергии.In FIG. 1 of FIG. 2 shows: 1 - p ⁺ layer, 2 - n layer, 3 - p layer, 4 - n ⁺ layer, forming a semiconductor, for example, silicon, four-layer structure, which allows you to block the power voltage until switching and maintain the conductive state after switching; 5 - anode and 6 - cathode for connecting the power circuit; 7 - sections of n ⁺ type in the form of cylinders with a diameter of (200-300) microns, located at a distance of (2-3) mm from each other; 8 - output p layer to the surface of the cathode 6, increasing thermal stability; 9 - a two-stage chamfer, the shape of which allows you to extremely reduce the width of the edge regions of the dinistor located below it, but the edge field is distributed unevenly and has a maximum at the gentle step of the chamfer 9; 10 - a protective compound, for example KLT-30, for sealing the chamfer 9. The n ⁺ type sections 7 introduced into the p ⁺ layer 1 determine the high reverse conductivity of the present dinistor, which allows to extremely reduce the thickness of lightly doped n layer 2 and to reduce switching energy losses during power flow current, compared with the prototype device that does not have reverse conductivity. The uniform distribution over the area of the p ⁺ layer 1 of sections of 7 n ⁺ type, made in the form of cylinders with a diameter of (200-300) μm, located at a distance of (2-3) mm from each other improves the uniformity of the process of injection of charge carriers from p ⁺ layer 1 , which increases the uniformity of switching and reduces switching energy losses. The removal of a two-stage chamfer 9 with an inclination from the anode 5 to the cathode 6 makes it possible to place a heavily doped p layer 3 under its shallow step with a strong field. During the start-up of the dinistor by an overvoltage pulse, a sufficiently high concentration of intrinsic carriers in p layer 3 prevents the formation of a conductive inverse channel near chamfer 9. Moreover, in contrast to the prototype device, in which the chamfer 9 is slanted from the cathode 6 to the anode 5, and under its gentle step there is a lightly doped n layer 1, the leakage current does not increase in this dinistor, which eliminates the need to use the electron irradiation process , which reduces the conductive area and increases the switching energy loss.

Настоящий динистор работает следующим образом. В исходном состоянии к нему приложено напряжение в указанной на фиг. 2 полярности. При этом в n слое 2 и в р слое 3 создается свободная от носителей тока область пространственного заряда (ОПЗ), выходящая на поверхность двухступенчатой фаски 9. Для исключения возможности стационарного пробоя электрофизические и геометрические параметры слоев 2, 3 и фаски 9 задают таким образом, что при приложении рабочего напряжения границы ОПЗ располагаются на достаточно большом расстоянии от р⁺ слоя 1 и n⁺ слоя 4. Переключения настоящего динистора осуществляют импульсом высокого напряжения, нарастающим с очень большой скоростью (более кВ в наносекунду). Такую скорость обеспечивают пропусканием через динистор мощного тока управления с плотностью более 100 А/см², осуществляющего быструю зарядку емкости его структуры. Ток управления инициирует инжекцию носителей заряда из р⁺ слоя 1 и n⁺ слоя 4. В результате вблизи р⁺ слоя 1 и n⁺ слоя 4 накапливаются дырки и электроны. После переключения динистора они обеспечивают модуляцию проводимости n слоя 2 и р слоя 3. Благодаря наличию распределенных по площади р⁺ слоя 1 шунтирующих участков 7 n⁺ типа модуляция проводимости широкого низколегированного n слоя 2 осуществляется равномерно по площади. При этом силовой ток распределяется так же равномерно, что уменьшает коммутационные потери энергии. Спустя очень малое время (1-2 нс) после приложения запускающего напряжения напряженность поля в ОПЗ становится выше предельно допустимого в стационарных условиях, но продолжает нарастать, так как за это время объемный и поверхностный пробой развиться не успевают. В момент, когда напряжение на динисторе достигает пороговой величины, которая примерно вдвое больше напряжения стационарного пробоя, начинается процесс ударной ионизации атомов кремния. Ударная ионизация обеспечивает очень быстрое заполнение ОПЗ электронно-дырочной плазмой. В результате настоящий динистор переключается в проводящее состояние за время менее 1 нс. Так как в настоящем динисторе исключена возможность блокирования обратного напряжения, то n слой 2 выполнен с малой толщиной, требуемой для блокирования рабочего напряжения только в прямом направлении. При этом сопротивление n слоя 2 мало, что обеспечивает малые коммутационные потери энергии в настоящем динисторе. При приложении к настоящему динистору быстро нарастающего импульса высокого напряжения напряженность поля на поверхности фаски 9 увеличивается. При этом расположенный над ней защитный компаунд 10 поляризуется, и на границе фаски 9 и компаунда 10 образуются акцепторные ловушки. В процессе коммутации они заполняются носителями тока, что при определенных условиях может привести к образованию в прилегающих к фаске 9 полупроводниковых слоях канала с инверсным типом проводимости, обусловливающего увеличение тока утечки. Так как в настоящем динисторе фаска 9 снята от анода 5 к катоду 6, то под ее пологой ступенью с сильным полем располагается р слой 3 с достаточно высоким уровнем легирования. Большая концентрация собственных носителей в этом слое не позволяет образоваться инверсному каналу вблизи поверхности фаски 9. В результате при работе на частоте возрастания тока утечки не происходит. При этом, в отличие от динистораа-прототипа, при изготовлении настоящего динистора не используют процесс облучения электронами, определяющий уменьшение токопроводящей площади и увеличение коммутационных потерь энергии.This dinistor works as follows. In the initial state, a voltage is applied to it in that indicated in FIG. 2 polarities. In this case, in the n layer 2 and p layer 3, a space-free region of space charge (SCR) is created, which extends to the surface of the two-stage chamfer 9. To exclude the possibility of stationary breakdown, the electrophysical and geometric parameters of layers 2, 3 and chamfer 9 are set in this way that when operating voltage is applied, the SCR boundaries are located at a sufficiently large distance from p ⁺ layer 1 and n ⁺ layer 4. Switching of the present dinistor is carried out by a high voltage pulse that grows at a very high speed (more than kV in nanosecond). This speed is provided by passing through a dynistor a powerful control current with a density of more than 100 A / cm ² , which quickly charges the capacity of its structure. The control current initiates the injection of charge carriers from p ⁺ layer 1 and n ⁺ layer 4. As a result, holes and electrons accumulate near p ⁺ layer 1 and n ⁺ layer 4. After switching the dynistor, they provide modulation of the conductivity of the n layer 2 and p layer 3. Due to the presence of shunting sections 7 of the n ⁺ type distributed over the area of the p ⁺ layer 1, the conductivity modulation of a wide low-alloyed n layer 2 is carried out uniformly in area. In this case, the power current is distributed equally evenly, which reduces switching energy losses. After a very short time (1-2 ns) after the application of the starting voltage, the field strength in the SCR becomes higher than the maximum permissible under stationary conditions, but continues to increase, since during this time volume and surface breakdown do not have time to develop. At the moment when the voltage on the dynistor reaches a threshold value, which is approximately twice as large as the voltage of the stationary breakdown, the process of impact ionization of silicon atoms begins. Impact ionization provides a very fast filling of the SCR with electron-hole plasma. As a result, the real dinistor switches to a conducting state in less than 1 ns. Since the possibility of blocking the reverse voltage is excluded in this dinistor, the n layer 2 is made with a small thickness required to block the operating voltage only in the forward direction. Moreover, the resistance n of the layer 2 is small, which ensures low switching energy losses in a real dinistor. When a fast-growing high voltage pulse is applied to a real dinistor, the field strength on the surface of the chamfer 9 increases. In this case, the protective compound 10 located above it is polarized, and acceptor traps are formed at the border of the chamfer 9 and compound 10. In the process of switching, they are filled with current carriers, which under certain conditions can lead to the formation of a channel with an inverse type of conductivity in the adjacent to the chamfer 9 semiconductor layers, causing an increase in the leakage current. Since in the present dinistor, the chamfer 9 is removed from the anode 5 to the cathode 6, then under its gentle step with a strong field there is p layer 3 with a sufficiently high doping level. A high concentration of intrinsic carriers in this layer does not allow the formation of an inverse channel near the surface of chamfer 9. As a result, when operating at a frequency, an increase in leakage current does not occur. In this case, unlike the prototype dinistor, in the manufacture of this dinistor, the electron irradiation process is not used, which determines a decrease in the conductive area and an increase in switching energy losses.

Пример. Для проведения сравнительных испытаний были изготовлены опытные образцы динистора-прототипа и настоящего динистора. Они имели одинаковую рабочую площадь (~3 см²) и предельное напряжение, блокируемое в прямом направлении (~3,5 кВ). В отличие от настоящего динистора, динистор прототип был способен блокировать это напряжение и в обратном направлении, что обусловило большую толщину n слоя 2. Структуры исследуемых динисторов были выполнены из пластин кремния n-типа проводимости с удельным сопротивлением ~200 Ом⋅см, р-слой 3 был получен совместной диффузией алюминия и бора на глубину 120 мкм, р⁺ слой 1 и n⁺ слой 4 были созданы диффузией бора и фосфора, соответственно, на глубину 22 мкм и 24 мкм. Кольцевой выход р слоя 8 был получен с использованием фотолитографии на стороне р слоя 3 и имел ширину ~2 мм. Толщина структуры динистора прототипа составляла ~750 мкм, а настоящего динистора ~600 мкм, при этом толщина n слоя 2 в настоящем динисторе была на 150 мкм меньше, чем в динисторе-прототипе. Формирование в настоящем динисторе цилиндрических участков 7 n⁺ типа выполняли с использованием фотолитографии на стороне n слоя 2 и проводили одновременно с формированием n⁺ слоя 4. При этом технологический цикл практически не изменялся. Диаметр участков 7 n⁺ типа составлял 0,25 мм, расстояное между ними 2,5 мм. С боковых поверхностей настоящего динистора и динистора-прототипа была снята двухступенчатая фаска 9. В динисторе-прототипе маска 9 была снята с наклоном от катода 6 к аноду 5, в настоящем динисторе - от анода 5 к катоду 6. В динисторе-прототипе и в настоящем динисторе крутая и пологая ступени фаски 9 снимали под углом 30° и 2,5°, соответственно, и были покрыты слоем защитного компаунда 10 в виде КЛТ-30. Для стабилизации тока утечки динистора-прототипа расположенная под фаской 9 краевая область его структуры была облучена электронами с энергией ~500 кэВ при дозе облучения ~1017 см^-2. Эксперименты проводились на специальном стенде. Переключение настоящего динистора и динистора-прототипа осуществляли с помощью системы управления на основе индуктивного накопителя энергии и прерывателя тока в виде блока дрейфовых диодов с резким восстановлением, который обрывал ток индуктивного накопителя (~300 А) за время ~2 нс и коммутировал его в исследуемый динистор. При этом напряжение на динисторе резко нарастало, он включался и коммутировал ток с амплитудой ~1,5 кА и длительностью ~100 нс, формируемый силовой цепью на основе емкостного накопителя энергии. Эксперименты проводили на частоте 100 Гц. Измеряли падение напряжения на настоящем динисторе и динисторе-прототипе и ток утечки, протекающий через них после окончания частотного цикла. Эксперименты показали, что после частотных испытаний протекающий через настоящий динистор и динистор-прототип ток утечки практически не изменялся, но падение напряжения на настоящем динисторе было примерно на 15% меньше, по сравнением с динистором прототипом. Полученный результат свидетельствует о том, что в настоящем динисторе при прочих равных условиях достигается существенное уменьшение коммутационных потерь энергии, по сравнению с динистором-прототипом. Так как переключение настоящего динистора осуществляли в результате ударной ионизации атомов кремния, то его можно назвать динистором с ударной ионизацией (ДУИ или SID: shock-ionized dynistor).Example. For comparative tests, prototypes of the prototype dinistor and the real dinistor were made. They had the same working area (~ 3 cm ² ) and the ultimate voltage, blocked in the forward direction (~ 3.5 kV). Unlike a real dinistor, the prototype dinistor was able to block this voltage in the opposite direction, which led to a large thickness of n layer 2. The structures of the studied dinistors were made of n-type silicon wafers with a resistivity of ~ 200 Ohm⋅cm, p-layer 3 was obtained by the joint diffusion of aluminum and boron to a depth of 120 μm, p ⁺ layer 1 and n ⁺ layer 4 were created by diffusion of boron and phosphorus, respectively, to a depth of 22 μm and 24 μm. The annular exit p of layer 8 was obtained using photolithography on the side p of layer 3 and had a width of ~ 2 mm. The thickness of the prototype dinistor structure was ~ 750 μm, and that of the real dinistor was ~ 600 μm, while the thickness n of layer 2 in this dinistor was 150 μm less than in the prototype dinistor. The formation of cylindrical sections of n ⁺ type 7 in this dinistor was carried out using photolithography on the n side of layer 2 and was carried out simultaneously with the formation of n ⁺ layer 4. Moreover, the technological cycle practically did not change. The diameter of the 7 n ⁺ type sections was 0.25 mm, the distance between them was 2.5 mm. A two-stage chamfer 9 was removed from the side surfaces of the real dinistor and the prototype dinistor 9. In the prototype dinistor, the mask 9 was slanted from the cathode 6 to the anode 5, in the present dinistor - from the anode 5 to the cathode 6. In the prototype dinistor and in the present the dynistor, the steep and gentle steps of chamfer 9 were shot at an angle of 30 ° and 2.5 °, respectively, and were covered with a layer of protective compound 10 in the form of KLT-30. To stabilize the leakage current of the prototype dinistor, the edge region of its structure located under chamfer 9 was irradiated with electrons with an energy of ~ 500 keV at an irradiation dose of ~ 1017 cm ^-2 . The experiments were carried out on a special stand. The switching of the real dinistor and the protistor dinistor was carried out using a control system based on an inductive energy storage device and a current chopper in the form of a block of drift diodes with a sharp recovery, which cut off the current of the inductive storage device (~ 300 A) for ~ 2 ns and switched it into the studied dinistor . In this case, the voltage on the dynistor increased sharply, it turned on and switched current with an amplitude of ~ 1.5 kA and a duration of ~ 100 ns, formed by a power circuit based on a capacitive energy storage. The experiments were carried out at a frequency of 100 Hz. The voltage drop across the real dinistor and dinistor prototype and the leakage current flowing through them after the end of the frequency cycle were measured. The experiments showed that after the frequency tests, the leakage current flowing through the real dinistor and dinistor prototype did not change, but the voltage drop on the real dinistor was about 15% less compared to the prototype dinistor. The obtained result indicates that in this dynistor, ceteris paribus, a significant reduction in switching energy losses is achieved, compared with the prototype dinistor. Since the switching of a real dinistor was carried out as a result of shock ionization of silicon atoms, it can be called a shock ionization dinistor (DUI or SID: shock-ionized dynistor).

Claims

1. A nanosecond dinistor comprising a four-layer semiconductor p ⁺ -n-p-n ⁺ structure in which the doping level of the p layer is significantly higher than that of the n layer, anode and cathode, while p ⁺ -n-p-n ⁺ the structure has an edge contour in the form of an annular two-stage chamfer, characterized in that n ⁺ type sections extending to the anode in the form of cylinders with a diameter of (200-300) μm located at a distance of (2-3) mm from each other are made in the p ⁺ layer and the annular two-stage chamfer is removed with a slope from the anode to the cathode.

2. The dinistor according to claim 1, characterized in that a layer of a protective compound is applied to the two-stage chamfer.

3. The dinistor according to claim 1, characterized in that at the edge of the n ⁺ layer an output of the layer p to the cathode is created in the form of a ring.