Phenomenological parameters of the spreading velocity in thyristors

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In this paper the propagating wave nature of plasma spreading in thyristors was resolved by measuring the current density distribution at consecutive instants during spreading. An analytical model for the plasma spreading velocity was developed. According to this model the spreading velocity is determined by the ratio of the characteristic lengthL* of the exponential decay of the current density in the transition region to the time constant of current riseτ* of the current density at certain location. It is found thatτ* decreases with the current densityJ in the turn-on area because of the accelerating ohmic field in then-base whileL* is almost independent of the current densityJ in the operating current range. Theoretical expressions were derived forL* andτ* and compared with those measured. Satisfactory agreement was found between them.

Übersicht

In der vorliegenden Arbeit wurde der fortschreitende Wellencharakter des Ausbreitungsvorgangs in Thyristoren durch die Messung der Anodenstromdichte in fortlaufenden Zeitpunkten während der Ausbreitung untersucht. Ein analytisches Modell für die Ausbreitungsgeschwindigkeit wurde entwickelt. Nach diesem Modell ist die Ausbreitungsgeschwindigkeit durch das Verhältnis der charakteristischen LängeL* der exponentiellen Stromdichteabnahme im aktiven Übergangsbereich zur Zeitkonstanteτ* des Stromdichteanstiegs bestimmt. Die Ergebnisse zeigen, daßτ* mit der Anodenstromdichte im leitenden Gebiet abnimmt. Das ist auf das beschleunigende ohmsche Feld in dern-Basis zurückzuführen. Die charakteristische LängeL* ist im Arbeitstrombereich näherungsweise unabhängig von der Anodenstromdichte. Theoretische Ausdrücke wurden fürL* undτ* hergeleitet und mit den gemessenen Werten verglichen. Gute Übereinstimmung zwischen Theorie und Messung wurde festgestellt.