Полупроводниковая электроника

В утвержденных XXV съездом КПСС "Основных направлениях развития народного хозяйства СССР на 1976-1980 годы" обращено особое внимание на развитие фундаментальных и прикладных научных исследований, в частности, в области полупроводников.

Выдающийся советский ученый, основоположник полупроводниковой электроники академик А. Ф. Иоффе говорил: "Успешное развитие теории и практики полупроводников должно привести к революционным сдвигам в технике - к сдвигам, которые можно сравнить лишь с перспективами ядерной физики".

До конца первой половины нашего века электротехника, а затем и радиотехника практически ограничивались применением металлов и диэлектриков, т. е. либо очень хороших, либо очень плохих проводников тока. И те и другие, выполняя противоположные элементарные функции, служат одной цели - управлять электронными потоками: металлический провод вмещает электроны, упорядоченное движение которых представляет собой электрический ток, изолятор препятствует растеканию электронов из провода.

Все вещества, в зависимости от их способности проводить электрический ток, делились на две большие группы - проводников и изоляторов. К первой относились металлы (медь, алюминий, серебро, золото и т. д.), ко второй - фарфор, стекло, дерево, пластмассы и др. Дальнейшие исследования показали, что в природе много веществ, которые плохо пропускают электрический ток, но в то же время не могут быть изоляторами. Эта обширная промежуточная группа впоследствии получила название полупроводников. К ним относятся прежде всего кремний, германий, селен, теллур, сера, фосфор, бор, мышьяк, индий, их соединения, а также некоторые сплавы и окислы металлов, органические красители и другие материалы.

Оказалось, что ценными свойствами обладает ряд так называемых полупроводниковых соединений. Уже сейчас широкое применение нашли двойные полупроводниковые соединения элементов третьей и пятой, второй и шестой групп периодической системы Д. И. Менделеева, а также карбид кремния. Всесторонне исследуются еще более сложные соединения, в состав которых входят три и более элементов.

Чтобы полупроводник полностью проявил свои ценные качества, прежде всего необходима его предварительная глубокая очистка даже от самых ничтожных электрически активных примесей. Допустимое загрязнение этих материалов можно выразить так: на каждые 1-10 млрд. атомов основнрго вещества - один атом примеси. Недаром выражение "продукт полупроводниковой степени чистоты" характеризует наивысшую степень очистки.

В природе не существует идеально чистых материалов, к ним всегда примешаны, в большей или меньшей степени, атомы других веществ. Теоретические и экспериментальные исследования твердых тел показали, что именно "чужеродные" атомы определяют основные свойства полупроводниковых материалов, тогда как в металлах они роли не играют. Перед учеными встала задача получить сверхчистые вещества и затем, вводя в их состав атомы тех или иных элементов, создать материал с заранее заданными физико-техническими свойствами, отвечающими решению той или иной технической проблемы. Эта задача была решена совместными усилиями физиков, химиков и инженеров.

"Чужеродные" атомы и вещества ведут себя по-разному. Одни из них, называемые донорами, приносят с собой дополнительные электроны, другие - акцепторы - отбирают их, а образующиеся на месте электронов дырки ведут себя в электрическом поле как положительно заряженные частицы. Существуют полупроводники двух типов проводимости - электронные и дырочные. Если с одного конца образца ввести доноры, а с другого - акцепторы, то первый будет обладать электронной проводимостью, а второй - дырочной. Между ними образуется так называемая область электронно-дырочного перехода толщиной примерно в одну десятитысячную долю миллиметра.

В этой переходной области возникают весьма интересные явления, которые широко используются в технике. Так, область электронно-дырочного перехода пропускает ток лишь в одном направлении. Это свойство позволило создать полупроводниковые выпрямители для выпрямления переменного тока. При помощи электронно-дырочного перехода световую энергию можно непосредственно преобразовать в электрическую. На основе этого свойства создан широко применяемый в ракетах и спутниках Земли вентильный фотоэлемент. Два находящихся рядом перехода используются в полупроводниковых транзисторах для усиления электромагнитных сигналов. Поскольку физические процессы протекают здесь в весьма малых объемах, полупроводниковая аппаратура может быть миниатюрной, а это имеет огромное значение для современной техники.

Сейчас в одном материале научились легко создавать участки с различными физическими свойствами. Эти участки могут вести себя аналогично электронным схемам, которые открывают большие перспективы для микроэлектронной техники.

Полупроводникам принадлежит огромная роль в развитии технического прогресса. Они дают возможность осуществить давнюю мечту энергетиков - получать электроэнергию из тепловых источников без помощи машин, преобразовывать солнечную, ядерную и звуковую энергию в электрическую. Полупроводники позволяют превращать переменный ток в постоянный, усиливать небольшие электрические сигналы, создавать радиоволны, измерять температуру, освещенность, давление, скорость движения газов и жидкостей, получать при помощи электричества тепло и холод, превращать свет одного спектрального состава в свет другого спектрального состава.

Без полупроводников нельзя представить себе современную радиоастрономию, радиолокацию, телевидение, счетно-решающие устройства. Они способствовали автоматизации сложнейших машин, обеспечили безопасность их действия и дали толчок рождению новой системы измерительных приборов. Благодаря полупроводниковым материалам были созданы генераторы, открывшие грандиозные перспективы развития космической связи, оборонной техники и т. д.

Долговечность, легкость и чрезвычайно малые размеры полупроводников позволят широко использовать их в аппаратуре автоматического управления, создавать автоматические регуляторы без трущихся, вибрирующих или других движущихся частей. Такие регуляторы имеют высокий срок службы и почти не нуждаются в уходе.

На наших глазах открываются все новые области применения полупроводников.

Полупроводник вместо радиолампы

Радиолампы все чаще заменяются крупинками полупроводника. Их не приходится предварительно накаливать, они потребляют в десятки раз меньше электроэнергии, имеют ничтожные размеры, служат во много раз дольше. Полупроводники можно легко изготовить в миллионах экземпляров. С помощью полупроводников начинают решать задачи, не доступные для решения с помощью вакуумных трубок.

Начало победному шествию полупроводников было положено в нашей стране в первые годы Советской власти. В январе 1922 г. О. В. Лосев, сотрудник Нижегородской радиолаборатории, организованной по указанию В. И. Ленина, обратил внимание на удивительное явление. Он обнаружил, что кристалл окиси цинка - цинкит, включенный особым образом в схему приемника, усиливает радиоволны. В 20-е гг. радиоприемники с цинкитовым детектором завоевали мир. С их помощью, устанавливали рекорды дальности радиосвязи. Но что происходило в поблескивавшем гранями темном кристалле, никто из ученых объяснить не мог. С появлением электронной вакуумной лампы кристаллические детекторы были забыты, казалось, навсегда.

Однако успехи физики, особенно создание и развитие квантовой механики, позволили объяснить электрические свойства твердого тела и найти методы управления ими. Оказалось, что электрические свойства полупроводников в большой мере зависят от содержащихся в них примесей и от их кристаллической структуры. Развитие атомной техники привело к усовершенствованию методов очистки материалов для получения ультрачистых веществ, из которых затем научились изготовлять совершенные монокристаллы. К концу 40-х гг. созрели теоретические и экспериментальные предпосылки для технического овладения полупроводниками. Появилась потребность в портативных радиоэлектронных устройствах.

Как только было обнаружено, что высококачественные полупроводники можно использовать для генерации и усиления электромагнитных колебаний, началось быстрое развитие теории полупроводниковой электроники. Почти сразу же возникло производство полупроводниковых материалов и приборов.

Говоря о чудесных свойствах полупроводников, академик Б. М. Вул отмечал:

"Наиболее интересные физические исследования обычно связаны с преобразованием энергии из одной формы в другую. Полупроводники представляют благодатную почву для таких исследований - прямых и обратных переходов тепловой и лучистой энергии в электрическую. В последнее время была открыта также возможность прямого преобразования в полупроводниках электрической энергии в звуковую, т. е. в упругие колебания".

Только в полупроводниках можно создать такие условия, при которых концентрация и скорость электронов достаточны для того, чтобы наблюдать эффект Вавилова-Черепкова. Частота генерируемых ультра акустических волн достигает сотен миллионов периодов в секунду. Можно надеяться, что дальнейшие исследования в этом направлении приведут к практически полезным результатам, например в разработке полупроводниковых генераторов акустических колебаний сверхвысоких частот.

Еще во время Великой Отечественной войны в Ленинградском физико-техническом институте под руководством академика А. Ф. Иоффе были открыты многие неизвестные свойства и закономерности полупроводников. Именно тогда был выяснен механизм действия загадочного кристаллического детектора. В 1948 г. появился кристаллический триод - транзистор. Полупроводниковые приборы победили электронную лампу - уже через десять лет после изобретения транзисторов их выпускали десятками миллионов.

Развивающейся технике требовались новые, еще более надежные материалы.

Стеклообразные полупроводники

В 1955 г. в Ленинградском физико-техническом институте было сделано важное открытие - доктор технических наук Б. Т. Коломиец и доктор химических наук Н. А. Горюнова установили ранее неизвестные полупроводниковые свойства халькогенидных стекол и тем открыли возможность для получения принципиально новых высококачественных и дешевых полупроводниковых материалов. Огромное значение этого открытия станет ясным, если учесть, что лежащие в основе современной полупроводниковой техники кристаллы кремния и германия требуют во время производства строжайшей стерильности. Даже миллионные доли посторонних примесей могут нарушить их структуру. Кремний еще более нетерпим к "чужакам", чем германий. Все это очень усложняет и удорожает технологию производства полупроводниковых приборов.

Один из авторов открытия - Б. Т. Коломиец рассказывает: "Обычное стекло - известный изолятор, его характерная особенность - малая проводимость. Но у стекла много ценных физических свойств, поэтому мы и сделали попытку увеличить его электропроводность. Исследования привели к получению нового класса стекол, которые получили название халькогенидных. В них кислород замещен атомами серы, селена, теллура..."

Оказалось, что новые стеклообразные вещества наделены не только отличными оптическими качествами, но и ярко выраженной электронной проводимостью. Так появились необычные стеклообразные полупроводники. В отличие от кремниевых и германиевых, они абсолютно неприхотливы. Даже весьма внушительная доля примеси не оказывает влияния на их основные физические свойства. Есть у них и другие ценные качества. Многочисленные исследования показали, что стеклообразным полупроводникам не страшны всевозможные радиационные излучения, под действием которых их свойства совершенно не меняются. Именно это сделало их необходимыми для новейших областей науки и техники. Так, первая телевизионная передача из космоса с борта корабля, пилотируемого Г. С. Титовым, велась с помощью стеклообразных полупроводников. Используя их отличные фотоэлектрические данные, широкий спектр пропускания излучений, специалисты изготовили телевизионные трубки типа "Видикон". Они были меньше существующих приборов в 10 раз. Во столько же раз повысилась чувствительность трубок. Новые передающие трубки были созданы и дли рентгеновских "аппаратов.

Своеобразная "память" стеклообразных полупроводников дает возможность создавать приборы для длительного сохранения изображений, запечатленных не только в видимой, но и в невидимой области спектров. При желании можно легко и быстро "стереть" изображение и использовать материал для новых фиксаций.

Уникальные свойства стеклообразных полупроводников открывают новую страницу в электронике и электротехнике. Применяя их, конструкторы надеются создать сверхбыстрые переключатели тока, по сравнению с которыми современные тиристоры покажутся "тихоходами". С помощью новых материалов можно получать фотографические изображения без применения традиционных химических процессов. Уже начались работы по использованию их в множительных аппаратах типа "Эра".

Значительные преимущества халькогенидных стекол перед другими видами полупроводников подтверждены многочисленными исследованиями в крупнейших лабораториях мира. Начались интенсивные поиски путей их широкого использования в различных областях техники - ведь стеклообразные полупроводники можно получать в любых количествах.

Описанное открытие внесено в Государственный реестр открытий СССР под № 98 с приоритетом от января 1955 г. Формула открытия такова:

"Экспериментально обнаружены полупроводниковые свойства халькогенидных стекол: высокая электронная проводимость (порядка 10^-3 Ом ^-1см^-1), фотопроводимость, термоэлектродвижущая сила и другие свойства, характерные для кристаллических полупроводников и обусловленные металлизацией молекулярных химических связей тяжелыми элементами (мышьяк, германий, теллур и др.)".

Явления генерации радиоволн полупроводниковым диодом

Сотрудники Центрального научно-исследовательского института "Электроника" доктор технических наук, профессор А. С. Тагер, кандидаты технических наук А. И. Мельников и А. М. Цебиев и инженер Г. П. Кобельков открыли ранее неизвестное явление устойчивой генерации, а также усиления колебаний сантиметрового и миллиметрового диапазонов длин волн с определенными полупроводниковыми диодами, включенными в высокочастотный контур, при приложении к диоду обратного напряжения, близкого к пробивному.

Исследования электрического пробоя всегда занимали важное место в полупроводниковой электронике. Один из основных видов электрического пробоя полупроводников, так называемый лавинный, по своей физической природе близок к пробою в газах. Под действием приложенного к полупроводниковому кристаллу сильного электрического поля электроны и дырки могут приобрести энергию, достаточную для ионизации нейтральных атомов кристалла. Если новые электрон или дырка, родившиеся в результате акта ударной ионизации, успеют ускориться до выхода из области сильного поля и произвести еще одну пару носителей тока, процесс рождения электронно-дырочных пар приобретает лавинный характер, концентрация носителей в кристалле быстро возрастает во времени, сопротивление кристалла резко упадет-произойдет лавинный пробой.

В полупроводниковых радиоэлектронных приборах - диодах и транзисторах - лавинный пробой часто служит причиной их выхода из строя. Открытие выявило новые стороны этого, казалось бы хорошо изученного, явления. Исследования свойств отечественных параметрических диодов (варакторов), предназначенных для использования в качестве элементов с электрически регулируемой емкостью, обнаружили, что некоторые из диодов в режиме лавинного пробоя могут генерировать или усиливать когерентные колебания сверхвысоких частот. При этом на вольт-амперной характеристике диодов отсутствуют падающие участки, диоды не имеют статического отрицательного сопротивления.

Последующие работы позволили выяснить физический механизм этого явления. Оказалось, что если к полупроводниковому диоду, содержащему р-n переход или барьер металл - проводник, приложить в запорном направлении разность потенциалов, достаточную для лавинного пробоя, то электроны и дырки, рождающиеся в обедненном слое диода в результате интенсивной ударной ионизации, пролетая через этот слой, могут возбуждать в нем высокочастотное электрическое поле. При этом носители тока преобразуют энергию, полученную ими от источника постоянного напряжения, в энергию высокочастотных колебаний с КПД, который может превышать 40-50%. Период возбуждаемых высокочастотных колебаний сравним со временем пролета носителей тока через обедненный слой, поэтому такие диоды были названы лавинно-пролетными диодами (ЛПД).

На принципиальную возможность такого механизма указал в 1958 г. американский ученый В. Рид. Однако предложенная им специальная конструкция диода оказалась слишком сложной, и ее удалось воплотить в жизнь в США только в 1964 г. Как показали исследования советских ученых в 1959-1961 гг., явление генерации и усиления СВЧ-колебаний электронно-дырочной плазмой, возникающей при ударной ионизации и лавинном пробое полупроводников, носит общий характер и может наблюдаться в диодах с разной структурой, изготовленных из различных полупроводниковых или диэлектрических материалов.

Авторы открытия совместно с разработчиками диодов В. М. Вальд-Перловым, А. В. Красиловым, А. Л. Захаровым и И. М. Мартиросовым в 1959-1964 гг. создали образцы миниатюрных экономичных генераторов, усилителей и преобразователей электромагнитных колебаний сантиметрового и миллиметрового диапазонов длин волн на лавинно-пролетных диодах. Открылась возможность создавать малогабаритные экономичные приемники и передатчики электромагнитных колебаний сверхвысоких частот полностью на полупроводниковых элементах.

Попутно вскрылось еще одно важное свойство лавинной плазмы - при определенных условиях она может излучать не когерентные; а шумовые электромагнитные колебания с равномерным спектром в широкой полосе частот, интенсивность которых определяется величиной лавинного тока и практически не зависит от температуры и других параметров окружающей среды. Это позволило создать наряду с генераторами когерентных СВЧ-колебаний миниатюрные источники стабильного шума, оказавшиеся весьма удобными для настройки и калибровки высокочувствительной радиоаппаратуры.

На базе открытия его авторы сделали 15 изобретений (способ генерации и усиления СВЧ-колебаний с помощью полупроводниковых диодов, генератор СВЧ-колебаний, способ электронной перестройки частоты генератора на ЛПД и др.). Основы теории лавинно-пролетного диода, а также результаты экспериментальных исследований ЛПД и связанных с ними устройств обобщены в докторской диссертации А. С. Тагера и опубликованы в периодической печати в 1964-1967 гг. За рубежом первые ЛПД были созданы в 1964 г. в США.

Лавинно-пролетные диоды вместе с диодами Ганна и СВЧ-транзисторами служат основой нового и быстро развивающегося направления радиоэлектроники - полупроводниковой электроники сверхвысоких частот. Большая часть ведущих электронных фирм США, Японии и других стран разрабатывает и выпускает лавинно-пролетные диоды и устройства на их основе. Они применяются в системах связи, навигации, телеметрии, телеуправления, посадки космических кораблей, на самолетных радиолокационных станциях и т. п. Их использование существенно уменьшает вес, габариты, мощность питания аппаратуры, повышает ее надежность и долговечность.

Генераторы на ЛПД неоднократно экспонировались на ВДНХ СССР. На выставке "Научно-техническое творчество молодежи" 1976 г. демонстрировался допплеров-ский локатор на ЛПД для железнодорожных горок. На международной выставке "Связь-75" в Москве были показаны две релейные станции на ЛПД - малоканальная (на 12 каналов) и многоканальная "Электроника-М" (на 120 каналов), получившие высокие оценки советских и зарубежных специалистов.

Открытие внесено в Государственный реестр открытий СССР под № 24 с приоритетом от 27 октября 1959 г. в следующей формулировке:

"Установлено неизвестное ранее явление генерации СВЧ-колебаний полупроводниковым диодом с одним р-n переходом при отрицательном напряжении, близком к пробивному, наблюдающееся в области положительного наклона вольт-амперной характеристики диода".

Явление разогрева электронов (возникновение электродвижущей силы и асимметрии электропроводности в однородном изотропном полупроводнике)

Академик АН Литовской ССР Ю. К. Пожела и кандидаты физико-математических наук С. П. Ашмонтас и К. К. Репшас (Институт физики полупроводников АН Литовской ССР) открыли явление возникновения электродвижущей силы и асимметрии электропроводности в однородном изотропном полупроводнике.

В связи с микроминиатюризацией полупроводниковых приборов возникла необходимость исследовать свойства полупроводников в сильных электрических полях, когда электроны ускоряются и приобретают весьма высокую среднюю энергию. Такие электроны называют "горячими". Институт физики полупроводников АН Литовской ССР стал ведущим научным центром по изучению явлений, обусловленных "горячими" электронами.

"Во время прохождения тока через полупроводник, - рассказывает Ю. К. Пожела, - температура электронов в последнем выше, чем температура "кристаллической решетки. В чистых полупроводниках электроны разогреваются до температур в тысячи градусов. Если в полупроводнике создать несимметричный и неоднородный разогрев электронов, например, посредством пропускания тока через кристалл несимметричной и неоднородной формы, то такой полупроводник преобразует переменный ток в постоянный. В этом суть открытия. Ее можно выразить так: преобразование энергии электромагнитной волны в постоянный ток может происходить в однородном изотропном полупроводнике, проводимость и другие физические свойства которого, казалось бы, не должны зависеть от инверсии направления внешнего воздействия. Неоднородный разогрев электронов нарушает симметрию электрических свойств кристалла. Полупроводники германий и кремний с геометрией, соответствующей принятому обозначению диодов в схемах, оказываются хорошими выпрямителями в СВЧ-диапазоне. Их чувствительность более чем на порядок выше, они меньше боятся перегрузок и имеют лучшие частотные характеристики по сравнению со своими аналогами - детекторами СВЧ с р-n переходами.

При современной промышленной технологии изготовления интегральных схем получение полупроводниковых структур с нужной геометрией не представляет труда. На основе открытого явления могут быть созданы различные смесительные и детектирующие приборы без р-n переходов, т. е. более экономичным путем!"

Открытие зарегистрировано под № 185 с приоритетом от 26 июня 1970 г. в следующей формулировке:

"Установлено неизвестное ранее явление возникновения электродвижущей силы и асимметрии электропроводности в однородном изотропном полупроводнике, обусловленное несимметричным неоднородным нагреванием свободных носителей заряда в однородном изотропном полупроводнике сильным электрическим полем".

Закономерность морфотропии в гомологических рядах полупроводник - металл

Академик Н. В. Белов и кандидат химических наук Н. Л. Смирнова (МГУ имени М. В. Ломоносова) совместно с членом-корреспондентом АН СССР Г. Б. Боким, докторами химических наук В. Б. Лазаревым и В. Я. Шевченко, кандидатом физико-математических наук В. Ф. Дворянкиным, младшим научным сотрудником А. Д. Изотовым (Институт общей неорганической химии имени Н. С. Курнакова АН СССР), а также кандидатами физико-математических наук Ю. X. Вокиловым, А. М. Альтшулером и Г. Р. Умаровым (Московский институт стали и сплавов) открыли закономерность мор-фотропии в гомологических рядах полупроводник - металл.

Открытие устанавливает кристаллохимическую закономерность между кристаллической структурой и физическими свойствами веществ. В рядах веществ - аналогов по химическому составу (гомологических рядах) - переход из полупроводникового состояния в металлическое сопровождается направленным дискретным изменением кристаллической структуры вещества. Направления характерных структурных искажений, происходящих при этом, связаны с особенностями электронных состояний в кристалле.

Обнаруженная авторами закономерность имеет фундаментальное значение для кристаллохимии полупроводников. Открытие позволяет сформировать принципиально новые представления о связях между структурой и свойствами веществ, об устойчивости кристаллической структуры и характере ее перестройки. Полученные авторами открытия результаты имеют важное значение для естествознания в целом. Они развивают существенно новый подход к решению ряда проблем классической кристаллохимии и являются основой для создания нового раздела науки - квантовой кристаллохимии. Открытие дает возможность научно обоснованно вести поиск новых полупроводниковых веществ с заранее заданными свойствами и указывает пути для целенаправленного изменения свойств полупроводников.

Авторы открытия сделали ряд изобретений по способам получения новых полупроводников и создания на их основе приборов полупроводниковой электроники.

Открытие зарегистрировано под № 196 с приоритетом от 5 февраля 1974 г. Оно сформулировано так:

"Установлена неизвестная ранее закономерность морфотропии в гомологических рядах полупроводник - металл, заключающаяся в том, что при переходе веществ из полупроводникового состояния в металлическое происходит направленное дискретное изменение кристаллической структуры".

Полупроводниковые преобразователи электрического тока

Основные поставщики электроэнергии - гидроэлектрические и тепловые электростанции - вырабатывают переменный электрический ток. Однако народное хозяйство нуждается не только в переменном, но и в постоянном токе. Кроме того, и тот и другой вид тока в зависимости от его использования должен иметь разные характеристики.

Раньше для преобразования переменного тока в постоянный служила машина переменного тока, которая приводила в движение динамо постоянного напряжения. Потом появились громоздкие преобразователи с ртутными парами, пропускающие токи только одного направления и не требующие вращающихся механизмов. В 1927 г. впервые удалось изготовить твердые выпрямители из закиси меди, а потом из селена. Это были тонкие пластинки, компактные и практичные. Но до 30% энергии переменного тока переходило в них в тепло и только 70% - в энергию постоянного тока. Изобретенные советскими специалистами вентили с полупроводниками подняли КПД выпрямителей до 98%, а размеры их стали в десятки раз меньше, чем у селеновых, и в сотни раз меньше, чем у ртутных выпрямителей.

Сорок лет назад твердые выпрямители были рассчитаны на десятки ампер, тогда как современные - на десятки и сотни тысяч ампер. Они используются для электролиза металлов, электрификации железных дорог и других целей.

Важная роль в создании полупроводниковых преобразователей электрического тока принадлежит Физико-техническому институту АН СССР. Доктор физико-математических наук, академик В. М. Тучкевич, принимавший непосредственное участие в решении этой проблемы, отмечал:

"Количество теряемой при всех видах преобразования электроэнергии в масштабах страны огромно. Сокращение этих потерь - крупная народнохозяйственная проблема, а создание эффективной аппаратуры для этой цели - важная научная и техническая задача. С этой точки зрения большой интерес представляют так называемые вентили - силовые полупроводниковые приборы.

Основную роль в сильноточной технике сейчас играют два типа кремниевых полупроводниковых вентилей - неуправляемые и управляемые. Преимуществом тех и других вентилей являются очень низкие потери в самих приборах. При обычных напряжениях их коэффициент полезного действия превышает 99%. Затраты на управление ничтожны, размеры приборов невелики. Вентиль на 200 А и 1000 В лишь немного больше спичечной коробки. Эксплуатация вентилей чрезвычайно проста. В них нет движущихся частей, они всегда готовы к работе. Надежность их высока. Они допускают и последовательное и параллельное соединение".