- В бистабильном по току полупроводниковом приборе, характеризуемом единственным внутренним параметром порядка а, устойчивы только стационарные токовые шнуры, для которых распределение плотности тока по площади прибора имеет единственный максимум, расположенный на границе прибора. Такой шнур испытывает осцилляционную неустойчивость при выполнении условия ти ^ > Rau, где <ти - дифференциальная проводимость шнура при фиксированном распределении параметра а, £- инкремент единственной неустойчивой моды стационарного шнура в режиме заданного напряжения, R -сопротивление нагрузки, ти - время релаксации управляющей цепи.
- Периодические и хаотические пространственно-неоднородные автоколебания токораспределения возникают в бистабильном по току приборе, если время релаксации управляющей цепи rfu , отвечающее порогу осцилляционной неустойчивости стационарного токового шнура, меньше времени релаксации т^, отвечающего порогу осцилляционной неустойчивости однородного токораспределения при том же значении полного тока.
- Пространственно-неоднородным автоколебаниям токораспределения в бистабильном по току приборе отвечает область на плоскости управляющих параметров 10,ти (полный ток и время релаксации управляющей цепи), лежащая выше границы осцилляционной неустойчивости шнура и ниже границы пространственной неустойчивости пространственно-однородных автоколебаний по оси ти, и справа от границы пространственной неустойчивости однородного состояния по оси 10. На нижней границе этой области неоднородные автоколебания возникают как периодические и переходят в хаотические по сценарию Фейгенбаума через бифуркацию удвоения периода при увеличении ти. На верхней границе сразу возникают хаотические автоколебания вследствие поперечной неустойчивости периодических пространственно-однородных автоколебаний через перемежаемость.
- В приборах с S-образной ВАХ джоулев саморазогрев токового шнура может вызвать его движение, если рост температуры подавляет механизм, ответственный за бистабильность структуры. Движение шнура возникает, когда ток в шнуре превосходит пороговое значение. При заданном токе скорость шнура постоянна во времени, и увеличивается с ростом тока. Порог неустойчивости и скорость шнура могут быть определены в рамках предложенной теории. В случае локального адиабатического нагрева скорость шнура пропорциональна корню из выделяемой в нем джоулевой мощности.
- Поперечные токовые расслоения в бистабильном по току резонансно-туннельном диоде в режиме некогерентного туннелирования подчиняются нелинейному диффузионному уравнению для концентрации электронов в квантовой яме с концентрационно-зависимым коэффициентом поперечной диффузии. Фронты переключения распространяются с характерной скоростью v ~ J/iTEF/qTi ~ 107 см/с и имеют макроскопическую толщину £~ -sJjuhEp/qr -10мкм, где jl - подвижность электронов в яме, Г - проницаемость барьеров, Ер - энергия Ферми в эмиттере, q - заряд электрона.
- Термотуннельная ионизация глубоких центров прилипания в кремнии - двухзарядных термодефектов с энергиями ионизации 0.28 и 0.54 эВ -происходит в интервале электрических полей между порогами ударной ионизации зона-зона и туннельного пробоя. Этот механизм способен обеспечить инициирующие носители для детерминированного запуска фронта ударной ионизации в перенапряженных обратно-смещенных высоковольтных структурах.
- Развита теория, позволяющая количественно определить параметры фронтов ударной ионизации в p+-n-n+ структуре при произвольных полевых зависимостях коэффициентов ударной ионизации и дрейфовых скоростей для электронов и дырок. Скорость фронта υf пропорциональна квадрату эффективного размера области ионизации. В области больших (по сравнению с дрейфовой) скоростей фронта концентрация электронно-дырочной плазмы за фронтом линейно растет с ростом υf , а электрическое поле в плазме близко к Es /10 ( Es -характерное поле насыщения дрейфовой скорости носителей) и логарифмически слабо зависит от скорости фронта υf .
- высоковольтной p+-n-n+ структуре большой площади плоский фронт ударной ионизации неустойчив относительно длинноволновых по отношению к толщине прибора флуктуаций. В структуре с необедненной n базой инкремент неустойчивости определяется временем максвелловской релаксации в базе, а в структуре с обедненной базой - временем максвелловской релаксации в плотной плазме за фронтом ионизации. Развитие неустойчивости приводит к фрагментации фронта и формированию локальных каналов переключения, характерный размер которых по порядку величины близок к толщине n базы.
Filamentation in Thyristors, Solid State Electronics, v. 35, n.9, pp.1359-1364 (1992).
[А2] A.В. Горбатюк и П.Б. Родин, Спонтанное шнурование тока в
полупроводниковой системе с нелокальной поперечной связью, Микроэлектроника,
т.21, в.3, стр.43-48 (1992).
[А3] А.М. Минарский и П.Б. Родин, Длинноволновая поперечная неустойчивость
ударно-ионизационных волн в диодных структурах, Письма в Журнал Технической
Физики, т. 20, в.12, стр. 38-42 (1994).
[А4] А.М. Минарский и П.Б. Родин, Аналитическая модель распространения
фронта ударной ионизации в диодной структуре большой площади, Физика и
Техника Полупроводников, т.29, в.8, стр.1506-1516 (1995).
[А5] A. Minarsky and P. Rodin, Fast Impact Ionization Fronts in Diode Structures: an
Analytical Approach to the Stability and 3D Dynamics, Proceedings of the 1995 Device
Research Sympisium, December 5-8, Charlotessville, USA, pp. 213-216 (1995).
[А6] A. Minarsky and P. Rodin, Transverse Stability and Inhomogeneous Dynamics of
Superfast Impact Ionization Fronts in Diode Structures, Solid State Electronics, v.41, n.6,
pp.813-824 (1997).
[А7] А.М. Минарский и П.Б. Родин, О поперечной устойчивости фронта ударной
ионизации в Si pin-структуре, Физика и Техника Полупроводников, т. 31, в.4,
стр.432-436 (1997).
[А8] A. Gorbatyuk and P. Rodin, Current Filamentation in Bistable Semiconductor Systems with Two Global Contstraints, Zeitschrift für Physik B, v.104, n.1, pp. 45-54 (1997).
[А9] M. Meixner, P. Rodin and E. Schöll, Global Control over Front Propagation in Gate-driven Mulitlayered Structures, Phys. Stat. Sol. (b), v.204, n.1, pp.493-496 (1997). [А10] A. Alekseev, S. Bose, P. Rodin and E. Schöll, Stability of Current Filaments in a bistable Semiconductor System with Global Coupling, Physical Review E, v.57, n.3, pp.2640-2649 (1998).
[А11] M. Meixner, P. Rodin and E. Schöll, Fronts in a Bistable Medium with Two Global Constraints: Oscillatory Instability and Large Amplitude Limit-Cycle Motion, Physical Review E, v.58, n.5, pp.5586-5591 (1998).
[А12] M. Meixner, P. Rodin and E. Schöll, Accelerated, Decelerated and Oscillating Fronts in a Globally coupled Bistable Semiconductor System, Physical Review E, v.58, n.2, pp.2796-2807 (1998).
[А13] M. Meixner, P. Rodin, E. Schöll, A. Wacker, Dynamics and stability of lateral current density fronts in resonant tunneling structures, Proceedings of the Int. Symposium ``Nanostructures: Physics and Technology´´, June 1999, St.-Petersburg, Russia, pp. 280-283 (1999).
[А14] M. Meixner, P. Rodin, E.Schöll and A. Wacker, Lateral current density fronts in globally coupled semiconductors with S- and Z-shaped current-voltage characteristics, European Physical Journal B, v.13, n.1, pp.157-168 (2000).
[А15] V. Cheianov, P. Rodin, E. Schöll, Transverse coupling in bistable resonant-tunneling structures, Physical Review B, v.62, n.15, pp.9966-9968 (2000). [А16] S. Bose, P. Rodin and E. Schöll, Competing temporal and spatial instabilities in globally coupled bistable semiconductor system near a codimension-two bifurcation, Physical Review E, v.62. n.2, pp. 1778-1789 (2000).
[А17] А.М. Минарский и П.Б. Родин, О критической скорости роста напряжения при запуске сверхбыстрого фронта ударной ионизации в диодной структуре, Физика и Техника Полупроводников, т.34, в.6, стр. 692-694 (2000). [А18] F. Plenge, P. Rodin, E. Schöll and K. Krischer, Breathing current domains in globally coupled electrochemical systems: A comparison with a semiconductor model, Physical Review E, v.64, 056229(1-12) (2001).
[А19] J. Unkelbach, A. Amann, P. Rodin, E. Schöll, From bistability to spatio-temporal chaos in a resonant-tunneling diode, Proc. SPIE Int.Soc.Opt.Eng. v.5023, pp.330-331 (2002).
[А20] P. Rodin, U. Ebert, W. Hundsdorfer and I. Grekhov, Superfast impact ionization fronts in initially unbiased layered semiconductor structures, Journal of Applied Physics, v. 92, n.4, pp.1971-1980 (2002).
[А21] P. Rodin, U. Ebert, W. Hundsdorfer and I. Grekhov, Tunneling-assisted impact ionization fronts in semiconductors, Journal of Applied Physics, v. 92, n.2, pp.958-964 (2002).
[А22] P. Rodin, U. Ebert, W. Hundsdorfer and I. Grekhov, A novel type of power picosecond semiconductor switches based on tunneling-assisted impact ionization fronts., Proceeding of 25th International Power Modulator Symposium 2002, pp.445-448 (2002).
[А23] P. Rodin, E. Schöll, Lateral current density front in asymmetric resonant-tunneling structures, Journal of Applied Physics, v.93, n.10, pp.6347-6353 (2003). [А24] M. Denison, M. Blaho, D. Silber, P. Rodin, D. Pogany, M. Stecher, and E.Gornik, Moving Current Filaments in Intergrated DMOS Transistors under Short Current Stress, IEEE Transactions on Electron Devices, v.51, n.8, pp.1331-1339 (2004). [А25] P. Rodin, Theory of traveling filaments in bistable semiconductor structures, Physical Review B, v. 69, 045307(1-11) (2004).
[А26] P. Rodin, Onset of thermally driven self-motion of a current filament in a bistable semiconductor structure, Physical Review B, v. 71, 085309(1-8) (2005). [А27] P. Rodin, E. Schöll, Comment on “Life time of metastable states in resonant-tunneling structures”, Physical Review B v.71(4), 047301 (2005). [А28] D. Pogany, S. Bychikhin, M. Denison, P. Rodin, N. Jensen, G. Groos, M.Stecher, and E. Gornik, Thermally-Driven Motion of Current Filaments in ESD Protection Devices, Solid State Electronics, v. 49, pp.421-429 (2005).
[А29] P. Rodin, I. Grekhov, Dynamic avalanche breakdown of a reversely biased p-n junction: Deterministic triggering of a planar streamer front, Applied Physics Letters, v.86, 243504(1-3) (2005).
[А30] P. Rodin, A. Rodina, and I. Grekhov, Field enhanced ionization of deep-level centers as a triggering mechanism for superfast impact ionization fronts in Si structures, Journal of Applied Physics, v.98, 094506 (1-11) (2005).
[А31] P. Rodin, P. Ivanov, I. Grekhov, Performance evaluation of subnanosecond closing switches based on propagation of superfast imact ionization fronts in SiC structures, Journal of Applied Physics, v.99, 044503(1-5) (2006).
[А32] P. Rodin, U. Ebert, A. Minarsky, and I .Grekhov, Theory of Superfast Fronts of Impact Ionization in Semiconductor Structures, Journal of Applied Physics, v.102, 034508(1-13) (2007).
[А33] И.В. Грехов и П.Б. Родин, О модели мультистримерного переключения высоковольтных кремниевых p-n переходов за порогом Зинеровского пробоя, Письма в Журнал Технической Физики, т. 33 в.4, стр. 87-94 (2007).