09 листопада 2023 року відбулося чергове засідання наукового гуртка здобувачів вищої освіти “Актуальні проблеми електроніки та електроенергетики” кафедри гідротехнічного будівництва, водної та електричної інженерії факультету архітектури та будівництва. Відповідно до плану роботи, з доповіддю на тему «Проблеми технології виготовлення потужних високовольтних тиристорів та напрями її оптимізації» виступив керівник наукового гуртка к.т.н., доцент Литвиненко В.М.

У своїй доповіді доповідач висвітлив наступні питання:

1. Тиристор – основний комутаційний прилад електроенергетики.
2. Особливості конструкцій  високовольтних тиристорів.
3. Причини деградації електричних параметрів високовольтних тиристорів в технологічному процесі їх виготовлення.
4. Розробка технологічних методів, направлених на запобігання деградації електричних параметрів високовольтних тиристорів.

Доповідач розповів про принцип дії тиристора, його основні параметри та особливості використання тиристорів в електроенергетиці. Він підкреслив, що тиристор являється приладом, що застосовується в електроенергетиці для виготовлення електронних комутаційних апаратів, регуляторів постійного і змінного струму великої потужності та випрямних вентилів.

Доповідач провів аналіз основних конструкцій високовольтних (силових) тиристорів і охарактеризував особливості кожної з них. З метою зменшення напруженості електричного поля на поверхні р-n переходів поверхню кристала скошують під деяким кутом, тобто виготовляють фаску. Це дозволяє практично виключити виникнення поверхневого пробою р-n переходів тиристора за рахунок істотного збільшення ширини області просторового заряду р-n переходу на поверхні.

В своєму докладі доповідач проаналізував причини деградації електричних параметрів структур силових  тиристорів. Він назвав наступні технологічні фактори: 1) використання неякісних вихідних матеріалів (зокрема, кремнію); 2) структурні дефекти в кремнії (дислокації, окислювальні дефекти упакування, точкові дефекти; 3) поверхневі ефекти із-за попадання на поверхню р-n переходів неконтрольованих домішок в технологічному маршруті виготовлення тиристорних структур.

Основними технологічними методами, направленими на ліквідацію структурних дефектів в активних областях тиристорних структур є різноманітні методи гетерування дефектів, які за технологією його здійснення підрозділяються на: методи нанесення гетеруючого шару на поверхню пластини; методи утворення шару напівпровідникового матеріалу з порушеною кристалічною структурою; методи проведення термічної обробки пластин в спеціальному середовищі. Для покращання поверхневих властивостей р-n переходів використовують комплексні хімічні обробки та відпали в спеціальних середовищах (наприклад в середовищі інертного газу або в вакуумі).

Схема дослідження силового тиристора

Структури тиристорів

Вольт-амперна характеристика тиристора

У засіданні наукового  гуртка та обговорені запропонованих питань прийняли активну участь здобувачі 1-4 курсів спеціальності 141 Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка.

Епітаксіальні дефекти упакування

Структура силового тиристора

Таблеточний силовий тиристор

Автор: Литвиненко В.М. (10.11.23року)