vdgtuВестник Дагестанского государственного технического университета. Технические наукиHerald of Dagestan State Technical University. Technical Sciences2073-61852542-095XDaghestan State Technical University10.21822/2073-6185-2016-42-3-34-44vdgtu-300Research ArticleТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ ЭТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ (ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ, МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЕ И ХИМИЧЕСКОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕ; ИНФОРМАТИКА, ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА И УПРАВЛЕНИЕ; СТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРА)TECHICAL SCIENCE POWER, METALLURGICAL AND CHEMICAL MECHANICAL ENGINEERINGРАЗРАБОТКА УПРАВЛЯЕМЫХ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ НА ОСНОВЕ БИПОЛЯРНЫХ СО СТАТИЧЕСКОЙ ИНДУКЦИЕЙ ТРАНЗИСТОРОВ (БСИТ)DEVELOPMENT OF CONTROLLED RECTIFIERS BASED ON THE BIPOLAR WITH STATIC INDUCTION TRANSISTORS (BSIT)БукашевФ. И.BukashevF. I.

кандидат технических наук, преподаватель кафедры проектирования и технологии радиоаппаратуры,

173003, г. Великий Новгород, ул. Большая Санкт-Петербургская, д.41

candidate of technical Sciences, lecturer of the Department of designing and technology of radio equipment,

41 d. Bolshaya Sankt-Peterburgskaya, Veliky Novgorod, 173003

boukachev@gmail.comШахмаеваА. Р.ShakhmaevaA. R.

кандидат технических наук, декан факультета повышения квалификации и переподготовки, доцент кафедры программного обеспечения вычислительной техники и автоматизированных систем,

 367015 г. Махачкала, пр. И. Шамиля , 70

candidate of technical Sciences, Dean of Faculty training and retraining, Associate Professor of Department of Software computer technology and automated systems,

 70 I. Shamil Ave, Makhachkala, 367015

fpk12@mail.ruНовгородский государственный университетРоссияNovgorod State UniversityRussian FederationДагестанский государственный технический университетРоссияDaghestan State Technical UniversityRussian Federation2016131220164233444Copyright © Букашев Ф.И., Шахмаева А.Р., 20162016Букашев Ф.И., Шахмаева А.Р.Bukashev F.I., Shakhmaeva A.R.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.dgtu.ru/jour/article/view/300

Целью исследования является разработка одного из перспективных полупроводниковых приборов, пригодных для создания и совершенствования управляемых выпрямителей, биполярного статического индукционного транзистора.

Методы

Методы. Рассмотрены структурная и принципиальная схемы управляемого выпрямителя на основе биполярного статического индукционного транзистора (БСИТ), а также критерий эффективности управляемых выпрямителей – эквивалентное падение напряжения.

Результат

Результат. Представлены результаты исследований макета управляемого выпрямителя на БСИТ КТ698И; установлена работоспособность макета при входном напряжении от 2,0 В на частоте до 750 кГц. Коэффициент полезного действия исследованных макетов при средних плотностях тока достигает 90%. Предложена оптимизация технологического маршрута изготовления микроэлектронного управляемого выпрямителя, включающего БСИТ и интегральные биполярные элементы схемы управления.

Вывод

Вывод. Доказано, что наиболее эффективное использование биполярного статического индукционного транзистора имеет место при работе в низковольтных управляемых выпрямителях на частотах 350-400 кГц совместно с низковольтной схемой управления. Обосновано, что повышение функциональных характеристик преобразователей связано, в первую очередь, с расширением диапазонов входного напряжения и выходного тока.

Aim

Aim. The aim of this study is to develop one of the most perspective semiconductor device suitable for creation and improvement of controlled rectifiers, bipolar static induction transistor.

Methods

Methods. Considered are the structural and schematic circuit controlled rectifier based on bipolar static induction transistor (BSIT), and the criterion of effectiveness controlled rectifiers - equivalent to the voltage drop.

Results

Results. Presented are the study results of controlled rectifier layout on BSIT KT698I. It sets the layout operation at an input voltage of 2.0 V at a frequency up to 750 kHz. The efficiency of the studied layouts at moderate current densities as high as 90 % .Offered is optimization of technological route microelectronic controlled rectifier manufacturing including BSIT and integrated bipolar elements of the scheme management.

Conclusion

Conclusion. It is proved that the most efficient use of the bipolar static induction transistor occurs at the low voltage controlled rectifiers 350-400 kHz, at frequencies in conjunction with a low-voltage control circuit.It is proved that the increase of the functional characteristics of the converters is connected to the expansion of the input voltage and output current ranges

транзисторпреобразовательуправляемый выпрямительБСИТ- транзисторМОП-транзистортехнологиянапряжениекоэффициент полезного действияtransistorconvertercontrolled rectifierBSIT transistorMOSFETtechnologypowerefficiencyReferencesИсмаилов Т.А., Шахмаева А.Р., Букашев Ф.И., Захарова П.Р. Технология, конструкции, методы моделирования и применение БСИТ-транзисторов/ М.: Академия, 2012.-252 с.Ismailov T.A., Shakhmaeva A.R., Bukashev F.I., Zakharova P.R. Technology, Constructions, methods of simulation and application BSIT-transistors. Moscow: Academy, 2012, 252 p. (In Russian)Букашев Ф.И. SPICE-модель биполярного статического индукционного транзистора // Известия вузов. Электроника, № 5, 2009. - С. 15-21.Bukashev F.I. SPICE model of the bipolar static induction transistor.News of higher education institutions. Electronics, 2009, no.5, pp.15-21. (In Russian)Григорьев Б.И. Состояние и перспективы развития теории силовых биполярных транзисторов// Известия высших учебных заведений. Приборостроение. Спб.: ИТМО, 2016, Т. 59 - № 2, с. 95-106.Grigoriev B.I. The state and prospects of further development of theory of power bipolar transistors. Journal of Instrument Engineering. St. Petersburg: ITMO, 2016, vol. 59, no.2, pp. 95-106. (In Russian)Лагунович Н.Л., Турцевич А.С., Борздов В.М. Новый технологический маршрут изготовления биполярного транзистора со статической индукцией// МНПК «Современные информационные и электронные технологии». Одесса, 2016, С.150-151.Lagunovich N.L., Turtsevich A.S., Borzdov V.M. A new process flow of manufacture of the bipolar transistor with static induction. MNPK "The Modern Information and Electronic Technologies". Odessa, 2016, pp.150-151. (In Russian)Шахмаева А.Р., Шангереева Б.А., Саркаров Т.Э. Технология изготовления транзисторных структур силовой электроники//Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. 2016. – №1. –Т. 40. -С.31-37.Shakhmaeva A.R., Shangereevа B.A., Sarkarov T.E. Technology of manufacturing of transistor structures of force electronics. Vestnik Dagestanskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta. Tehnicheskie nauki. [Herald of Dagestan State Technical University. Technical Sciences], 2016, vol.40, no.1, pp.31-37. (In Russian)Шахмаева А.Р., Захарова П.Р. Применение САПР SYNOPSYS для моделирования БСИТ-транзистора// Перспективные технологии, оборудование и аналитические системы материаловедения и наноматериалов: труды VIII Международной конференции.- 9-10 июня 2011.- М: Изд-во МИСиС, 2011.-С.823-828.Shakhmaeva A.R., Zakharova P.R. Application ofa TCAD of SYNOPSYS for simulation of the BSIT-transistor. Perspective technologies, the equipment and analytical systems of materials science and nanomaterials: works of the VIII International conference. June 9-10, 2011. Moscow: MISIS, 2011, pp.823-828. (In Russian)Каримов А.В., Ёдгорова Д.М., Абдулхаев О.А. Полевой транзистор с длинным каналом со свойствами короткоканального транзистора// Физика и техника полупроводников. М.: Изд. «Наука», 2014.- № 4 - С. 498-503.Karimov A.V., Yodgorova D.M., Abdulkhaev O.A. Long-channel field-effect transistor with short-channel transistor properties. Semiconductors. Moscow:Nauka, 2014. no.4, pp.498-503. (In Russian)Захарова П.Р. Исследование и анализ изменения параметров канальной области бсит-транзистора средней высоковольтности. Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. 2013;29(2):15-21Zakharova P.R. Research and the analysis of change of parameters in the channel of average high-voltage bipolar static induction transistor. Vestnik Dagestanskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta. Tehnicheskie nauki. [Herald of Dagestan State Technical University. Technical Sciences], 2013, vol.29, no.2, pp.15-21. (In Russian)Исмаилов Т.А., Шахмаева А.Р., Захарова П.Р. Технологическое решение по улучшению параметров кристалла биполярного со статической индукцией транзистора// Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки.-2011.-Т. 20 - №1 - С. 6-10.Ismailov T.A., Shakhmaeva A.Р., Zakharova P.R. Technology solution on improving of parameters of a crystal of the bipolar with static induction transistor. Vestnik Dagestanskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta. Tehnicheskie nauki. [Herald of Dagestan State Technical University. Technical Sciences], 2011, vol.20, no.1, pp. 6-10. (In Russian)Шахмаева А.Р., Шангереева Б.А., Захарова П.Р. Разработка конструктивно-технологических решений создания БСИТ-транзисторов с применением средств приборно-технологического моделирования//Актуальные направления фундаментальных и прикладных исследований: материалы IV международной научно-практической конференции, 4-5 августа 2014 г.– М., 2014.-С. 172-174Shakhmaeva A.R. Shangereeva B.A., Zakharova P.R. Development of constructive technology solutions of creation of BSIT-transistors using means of instrumental and technological simulation. The Actual directions of fundamental and applied researches: materials of the IV international scientific and practical conference, on August 4-5, 2014 – Makhachkala, 2014, рр.172-174. (In Russian)Шахмаева А.Р., Захарова П.Р. Совершенствование технологии изготовления низковольтного транзистора с наноразмерными величинами активных областей// Прикаспийский журнал. Управление и высокие технологии. 2011.- Т.4 - №16. - С.103-110.Shakhmaeva A.R., Zakharova P.R. Enhancement of manufacturing technology of the lowvoltage transistor with nanosized values of the active areas. Caspian journal. Management and high technologies.2011, vol. 4, no.16, рр.103-110. (In Russian)Патент 2013100562/28 Рос. Федерация: МПК H01L 21/58, № 2534439; заявл. 09.01.2013;опубл. 27.11.2014 Бюл. №33.-4с. Исмаилов Т.А., Шахмаева А.Р., Захарова П.Р. Способ формирования контакта к стоковой области полупроводникового прибора.Patent 2013100562/28 Russian Federation: MPK H01L 21/58, No. 2534439; 09.01.2013 is declared; 27.11.2014 is published in Bulletin. no.33, 4p. A method of formation of contact to drain area of the semiconductor device. Ismailov T.A., Shakhmaeva A.R., Zakharova P. R. (In Russian)Wang, Y., Feng, J., Liu, C. et al. Improvements on voltage-resistant performance of bipolar static induction transistor (BSIT) with buried gate structure. Science in China Series F: Information Sciences, 2012, 55(4): 962.Wang, Y., Feng, J., Liu, C. et al. Improvements on voltage-resistant performance of bipolar static induction transistor (BSIT) with buried gate structure. Science in China Series F: Information Sciences, 2012, 55(4): 962.Wang, Y., Feng, J., Liu, C. et al. Improvement on the dynamical performance of a power bipolar static induction transistor with a buried gate structure. Journal of Semiconductors, 2011, 32 (11): 962.Wang, Y., Feng, J., Liu, C. et al. Improvement on the dynamical performance of a power bipolar static induction transistor with a buried gate structure. Journal of Semiconductors, 2011, 32 (11): 962.Napoli, E. and Strollo, A. G. Static Induction Transistors. Wiley Encyclopedia of Electrical and Electronics Engineering, 2014, pp.1–6.Napoli, E. and Strollo, A. G. 2014, Static Induction Transistors. Wiley Encyclopedia of Electrical and Electronics Engineering, pp.1–6.Meenakshi Mataray et al. Modern Power Semiconductor Devices. (IJCSIT) International Journal of Computer Science and Information Technologies, 2012, vol.3, no. 4, pp. 4571 – 4574.Meenakshi Mataray et al. 2012, Modern Power Semiconductor Devices. (IJCSIT) International. Journal of Computer Science and Information Technologies, vol. 3, no. 4, pp. 4571 – 4574.Shaohua Lu and Farid Boussaid. An Inductorless Self-Controlled Rectifier for Piezoelectric Energy Harvesting. Sensors, 2015, p.15.Shaohua Lu and Farid Boussaid. An Inductorless Self-Controlled Rectifier for Piezoelectric Energy Harvesting. Sensors, 2015, р.15.G. Belkacem1a, S. Lefebvre1, P. Joubert et al. Distributed and coupled 2D electro-thermal model of power semiconductor devices. Eur. Phys. J. Appl. Phys., 2014, 66: 20102.G. Belkacem1a, S. Lefebvre1, P. Joubert et al. 2014, Distributed and coupled 2D electrothermal model of power semiconductor devices. Eur. Phys. J. Appl. Phys., 66: 20102.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.