Diagnostika PN přechodu křemíkových vysokonapěťových usměrňovacích diod pomocí šumu mikroplazmatu
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
P
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií
Abstract
Práce se zabývá diagnostikou lokálních defektů v PN přechodu a přináší nové poznatky v oblasti chování šumu mikroplazmatu a jeho využití k určení změny teploty uvnitř PN přechodu. Právě defekty v PN přechodech jsou zdrojem zmíněného typu šumu, šumu mikroplazmatu. Během měření byly u šumu mikroplazmatu pozorovány odchylky od běžně uváděných pravoúhlých impulzů. Tyto odchylky jsou zde dány do souvislosti se změnou teploty v defektní oblasti a jejím blízkém okolí. Součinitelé generace a rekombinace, jež jsou běžně uváděny v čase konstantní a slouží k popisu chování šumu mikroplazmatu, mají u zkoumaných diod v čase proměnlivý charakter, což je v práci také podrobně vysvětleno. Práce se dále zaměřuje na určení parametrů PN přechodu v případě, kdy jej není možné jednoznačně zařadit jak mezi strmé, tak mezi pozvolné PN přechody. K hlavním hledaným parametrům patří určení bariérové kapacity, difuzního napětí a šířky vyčerpané oblasti v závislosti na přiloženém závěrném napětí. Následně je v textu kvalitativně ověřena souvislost mezi lokálními lavinovými výboji v PN přechodu a vznikem oblasti záporného diferenciálního odporu na VA charakteristice pro závěrně pólovanou diodu. Posledním významným bodem obsaženým v práci je počítačové modelování chování teploty v defektní oblasti a v jejím blízkém okolí během lokálního lavinového průrazu, včetně navržení metodiky určení parametrů oblasti ohřevu u reálných diod.
The doctoral thesis deals with diagnostics of local defects in PN junctions and brings new information about microplasma noise behaviour and its usage for the temperature changes detection inside PN junctions. Defects in PN junctions are the source of microplasma noise. There were deviations observed in microplasma noise from the common known rectangle shape pulses during the measurements. These deviations were correlated with the temperature change directly in the defect area and in the defect area surroundings. Generation and recombination coefficients are commonly thought to be constant. However, these coefficients were observed to be not stable with time and this effect is explained in this work. The doctoral thesis then focuses on the PN junction parameters determination in the case when it is not possible to define unambiguously whether it is abrupt or linearly graded PN junction. The most significant parameters which are to be determined are barrier capacity, diffusion voltage and depleted area width in dependence on the voltage. The correlation between local avalanche discharge in PN junction and negative differential resistance appearance on VA characteristics of reverse-biased diode was qualitatively verified. The last important point in the work is computer modelling of temperature behaviour in the defect area and its surroundings during local avalanche breakdown. Thus the method of real diodes heating area parameters determination was introduced.
The doctoral thesis deals with diagnostics of local defects in PN junctions and brings new information about microplasma noise behaviour and its usage for the temperature changes detection inside PN junctions. Defects in PN junctions are the source of microplasma noise. There were deviations observed in microplasma noise from the common known rectangle shape pulses during the measurements. These deviations were correlated with the temperature change directly in the defect area and in the defect area surroundings. Generation and recombination coefficients are commonly thought to be constant. However, these coefficients were observed to be not stable with time and this effect is explained in this work. The doctoral thesis then focuses on the PN junction parameters determination in the case when it is not possible to define unambiguously whether it is abrupt or linearly graded PN junction. The most significant parameters which are to be determined are barrier capacity, diffusion voltage and depleted area width in dependence on the voltage. The correlation between local avalanche discharge in PN junction and negative differential resistance appearance on VA characteristics of reverse-biased diode was qualitatively verified. The last important point in the work is computer modelling of temperature behaviour in the defect area and its surroundings during local avalanche breakdown. Thus the method of real diodes heating area parameters determination was introduced.
Description
Keywords
Bariérová kapacita, defektní oblast, diagnostika PN přechodu, difuze, usměrňovací dioda, oblast ohřevu, ohřev, PN přechod, součinitel generace, součinitel rekombinace, šum mikroplazmatu, teplota, VA charakteristika, šířka vyčerpané oblasti., Barrier capacity, defect, diagnostic of PN junction, diffuse, rectifier diode, heating region, heating, PN junction, generation coefficient, recombination coefficient, microplasma noise, temperature, VA characteristic, width of depleted layer.
Citation
RAŠKA, M. Diagnostika PN přechodu křemíkových vysokonapěťových usměrňovacích diod pomocí šumu mikroplazmatu [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. 2009.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Teleinformatika
Comittee
prof. Ing. Kamil Vrba, CSc. (předseda)
prof. Ing. Zdeněk Smékal, CSc. (člen)
Prof. RNDr. Zdeněk Chobola, CSc. - oponent (člen)
doc. Ing. Jaroslav Lelák, CSc. (člen)
prof. Ing. Lubomír Grmela, CSc. (člen)
prof. Ing. Pavel Koktavý, CSc. Ph.D. (člen)
doc. Ing. Karel Liedermann, CSc. (člen)
Prof. Ing. Karel Hájek, Csc. - oponent (člen)
Date of acceptance
2009-12-15
Defence
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení