半导体中隧穿辅助的碰撞电离前沿

我们提出了一种存在于层状半导体结构中的新型电离前沿。其传播源于带间隧穿与碰撞电离的相互作用。我们的数值模拟表明，当向与外部负载串联的 Si $p^+-n-n^+-$结构反向施加极其陡峭的电压斜坡（$\sim 10 {\rm kV/ns}$）时，可以触发该前沿。触发发生在 0.7 至 0.8 ns 的延迟后。前沿边缘的最大电场超过 $10^6 {\rm V/cm}$。前沿速度 $v_f$ 比饱和漂移速度 $v_s$ 快 40 倍。该前沿在大约 30 ps 内穿过厚度为 $100 {\mu m}$ 的 $n-$基区，使其充满稠密的电子-空穴等离子体。这一穿透过程伴随着电压从 8 kV 下降至数十伏。以此方式，可以将具有高达 $500 {\rm kV/ns}$ 斜坡的电压脉冲施加于负载。形成具有如此电压上升速率的千伏脉冲，为脉冲功率电子学开辟了新前沿。