ПОПЕРЕЧНАЯ НЕУСТОЙЧИВОСТЬ ПЛОСКОГО ФРОНТА БЫСТРЫХ ВОЛН УДАРНОЙ ИОНИЗАЦИИ
Кюрегян А.С.

Поступила в редакцию: 25 Июля 2011

DJVU (152.8K)

PDF (427.3K)

Проведен теоретический анализ поперечной неустойчивости плоского фронта быстрых волн ударной ионизации (ВУИ) в полупроводниковых структурах p⁺-n-n⁺ с конечной концентрацией N доноров в n-слое. Предполагалось, что высокая скорость u ВУИ обеспечивается за счет лавинного размножения однородного фона электронов и дырок, концентрация σ_b которых перед фронтом достаточно велика для применимости континуального приближения. Проблема вычисления инкремента s нарастания малого гармонического возмущения с волновым числом k сведена к задаче на собственные значения своеобразного однородного уравнения типа Вольтерра второго рода, содержащего сумму двукратных и трехкратного интегралов от неизвестной собственной функции. Эта задача решалась методом последовательных приближений. Показано, что при малых k функция s(k) монотонно возрастает в соответствии с аналитической теорией [12], достигает максимума s_M при k=k_M, после чего уменьшается и становится отрицательной при k>k₀₁. Такой характер зависимости s(k) коротковолновых возмущений обусловлен ослаблением искажения поля из-за конечной толщины области пространственного заряда фронта и «размазыванием» возмущения концентраций за счет поперечного переноса носителей заряда. Установлены законы подобия для возмущений с : при фиксированных значениях σ_b и максимальной напряженности поля на фронте E_0M инкремент s зависит только от отношения k/N, а граничное волновое число . Приведены зависимости от E_0M параметров s_M, k_M и k₀₁, определяющих динамику нарастания возмущений и верхнюю границу области неустойчивости ВУИ. Эти зависимости указывают на то, что модель плоской ВУИ оказывается недостаточной для описания работы лавинных обострителей напряжения и что в рамках континуального приближения фронты быстрых стримеров должны быть устойчивыми по отношению к поперечным возмущениям в соответствии с опубликованными ранее результатами численного моделирования. Полученные результаты подтверждены путем численного моделирования эволюции малых гармонических возмущений плоской стационарной ВУИ.