Пикосекундное переключение тока высокой плотности (60 кА/см$^2$) кремниевым коммутатором на основе сверхбыстрого фронта ионизации

При исследовании кремниевого коммутатора с механизмом последовательного переключения диодных структур на основе сверхбыстрого фронта ионизации в коаксиальной линии с волновым сопротивлением 48 Ом получены импульсы с амплитудой более 100 кВ и фронтом 40 пс по уровню 0.3–0.9 от амплитуды. Максимальная скорость нарастания выходного напряжения достигает 2 МВ/нс при амплитудном значении плотности коммутируемого тока 60 кА/см$^2$. Численное моделирование показало, что при скорости нарастания обратного напряжения на одну структуру $>$ 100 кВ/нс, реализованной в эксперименте, время коммутации единичных структур в приборе составляет 7–15 пс, а электрическое поле в $p$–$n$-переходе достигает порога зинеровского пробоя ($\sim$ 10$^6$ В/см) даже в том случае, когда структура диода содержит технологические примеси с глубокими уровнями ионизации с концентрацией до 10$^{13}$ см$^{-3}$.