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    188宝金博页面版: 6kV 4H-SiC SBD、JBS和PiN功率二极管电学特性对比研究

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    内容提示： 6kV 4H．Si C SBD、J BS和Pi N功率二极管电学特性对比研究赵凯麟，户金豹，唐亚超，邓小川( 电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室，成都610054)摘要：本文主要研究对比了4H-Si C肖特基二极管( SBD) 、4H二si c结势垒肖特基二极管0Bsl和4H- Si C Pi N二极管三种结构的静态和动态特性，同时分析了温度对三种碳化硅器件反向恢复特性的影响。仿真分析表明Si C SBD、J BS和Pi N的导通压降分别为3．IV、4V和4．2V，其中Si C J BS二极管在开启电压和正向工作电流方面显示出了较优秀的特性，并具有理想的抗浪涌电流能力。在6kV反向阻断状态下，Si CPi N二极管具有最小反向泄...

    文档格式：PDF | 页数：5 | 浏览次数：482 | 上传日期：2015-12-29 11:34:24 | 文档星级：
    6kV 4H．Si C SBD、J BS和Pi N功率二极管电学特性对比研究赵凯麟，户金豹，唐亚超，邓小川( 电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室，成都610054)摘要：本文主要研究对比了4H-Si C肖特基二极管( SBD) 、4H二si c结势垒肖特基二极管0Bsl和4H- Si C Pi N二极管三种结构的静态和动态特性，同时分析了温度对三种碳化硅器件反向恢复特性的影响。仿真分析表明Si C SBD、J BS和Pi N的导通压降分别为3．IV、4V和4．2V，其中Si C J BS二极管在开启电压和正向工作电流方面显示出了较优秀的特性，并具有理想的抗浪涌电流能力。在6kV反向阻断状态下，Si CPi N二极管具有最小反向泄漏电流。在150℃下，Si C SBD和J BS二极管都显示出了稳定的反向恢复性能。1引言宽禁带半导体碳化硅( SIC) 材料具有宽带隙、高电子饱和漂移速度、高热导率、高临界击穿电场等突出优点，特别适合制作大功率、高压、高温电力电子器件【l 之】。在功率系统中，一个良好的整流器件具有小正向开启电压、低反向泄漏电流、高反向击穿电压和高开关速度。按器件结构来划分，功率整流二极管通常有三种：n) 肖特基二极管SBD( SchottkyBarri erDi ode) ，具有非常快的开关速度，但是反向泄漏电流却很大；( 2) P．i -N二极管，具有非常低的反向泄漏电流，但又由于反向恢复时大量的储存载流子的存在，导致反向恢复速度较低；( 3) 结势垒肖特基二极管J BS( J uncti onBarri erSchottky Di ode) ，一种结合了SBD和Pi N二极管两者优点的二极管Ij J ，不仅具有与肖特基二极管类似的开态特性和开关特性，即导通压降低以及开关速度快，而且还兼顾了如Pi N的关断特性，即反向泄漏电流小睁6J 。本文利用二维半导体器件仿真模拟软件SILVACO．ATLAS对反向阻断电压6kV的三种碳化硅功率二极管的电学特性进行了研究与对比，包括正向特性、反向特性以及动态特性。综合比较，Si C J BS二极管不仅在导通损耗、泄漏电流和开关速度上达到了一个最好的平衡点，而且具有良好的温度稳定性，是6kV碳化硅功率二极管的理想选择。2器件物理结构本文研究的4H—Si C SBD、J BS和Pi N二极管的器件结构剖面如图l 所示。器件的主要物理参数为：4H．Si C衬底掺杂浓度为l xl 019 cm-3，N。外延层厚度和掺杂浓度分别为509i n、2x10” crn3。J BS二极管元胞区域的P+区掺杂浓度为l xl 018 crn3，终端为200¨ m J TE结构；Pi N二极管P+区厚度和掺杂浓度分别为21arn和1x1019 cm．3，终端采用台面( mesa) 与J TE结构。广_’ 嘲民，两■ _町L?"r．N一止?一幽m“ 监” 。兰—■ ● —■ ■ ■ ■ ■ —■ ● _■ ■ ——■ 一( a) Si C SBD二极管 ( b) Si C J BS二极管 ( c) Si CPi N二极管图1 Si C二极管器件结构153

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