Mechanism of negative resistance and filamentary conduction in thermal switching devices

Abstract

A particular coplanar thin film structure is analysed theoretically in order to determine the post-breakdown region parameters of a switching semiconductor device. Two types of conductivity versus temperature curves are used; firstly an exponential and secondly a transition-type one related to the VO2 case. Uniform and filamentary current-voltage characteristics and temperature profiles are deduced from homogeneous and inhomogeneous computed solutions of the thermal equilibrium equation. Both are compared to experimental results obtained on Ovonic and VO2 devices. Une structure coplanaire particulière, en couche mince, est analysée théoriquement dans le but de déterminer les paramàtres apràs avalanche d'un dispositif semiconducteur à commutation. Deux types de courbes conductivité–température sont étudiées; d'abord l'une exponentielle et ensuite une courbe présentant une transition, applicable au VO2. Nous en déduisons des caractéristiques I−U uniformes et filamentaires et des profils de température déduits des solutions homogènes et inhomogènes calculées à partir de l'équation d'équilibre thermique. Les deux types sont comparés aux résultats expérimentaux obtenus avec des dispositifs Ovonic et des dispositifs à VO2.