6H-SiC基混合肖特基/PiN二极管反向恢复及少子特性研究北大核心CSCD

反向恢复特性是衡量混合肖特基/PiN(MPS)二极管开关性能最重要的参数之一。本文对6H-SiC基MPS二极管结构参数与反向恢复峰值电流、反向恢复电压之间的关系进行了数值模拟仿真,分析了器件关断过程中过剩少数载流子分布,以此就6HSiC基MPS器件结构参数对反向恢复特性的影响进行了研究。结果表明:结构参数P+区结深、P+区掺杂浓度的增加,或肖特基区占比的减小,均会引起反向恢复峰值电流、反向恢复峰值电压的增大。究其根本,是器件结构参数改变引起了漂移区下少数载流子发生产生、复合、抽运等一系列变化。综合考虑反向恢复峰值电流、反向恢复峰值电压与软恢复特性,得出6H-SiC基MPS最佳优化参数:P+结深为3.8~4.0μm,肖特基区的占比为48%~56%,P+掺杂浓度为5.0×1018/cm3。     

MPS快恢复二极管正向压降的研究

介绍了混合pin/肖特基(MPS)二极管快恢复二极管的工作原理,基于人们对与主功率开关器件并联起箝位或缓冲作用的快速二极管提出的高要求即在具有超快和超软恢复特性的同时又兼具有低的正向导通损耗,以减少芯片的发热损耗。采用Silvaco仿真软件对MPS结构的两款较快恢复二极管的正向特性进行了研究并实际制作了器件,发现正向压降与衬底掺杂浓度及载流子迁移率关系极大。分析了正向压降的温度特性,结果表明固定掺杂浓度的FRD器件,由于晶格散射对载流子迁移率起主导作用,正向压降呈正温度系数特性;而对于FRED器件,由于杂质散射起主导作用,正向压降呈负温度系数特性。     

一种基于4H-SiC JBS二极管的Boost型PFC电路

传统Si基快恢复二极管(FRD)在应用时由于反向恢复电流大、漏电流高等问题限制了电力电子电路的性能提升.基于此,提出了一种4H-SiC结势垒肖特基(JBS)二极管在功率因数校正(PFC)电路中的应用方案.首先测试比较了制备的4H-SiC JBS和Si FRD的关键电学参数,指出反向恢复特性是影响器件损耗的关键;然后介绍...     

微波pin二极管电阻与温度的关系

研究了四种pin二极管电阻的温度特性.结果表明二极管结面积的大小,也就是二极管结电容的大小,影响着二极管的表面复合和二极管的载流子寿命,决定了二极管的温度性能.器件的钝化方式和几何结构对二极管电阻的温度性能影响不大.结电容为0.1～1.0 pF的微波二极管,具有正的温度系数,约为线性关系,结电容越大,电阻随温度变化越大.研究结果可以用来预测pin二极管开关和衰减器的温度性能,进一步可以应用于电路温度补偿设计.     

大功率肖特基SiC二极管热特性研究

基于小电流下肖特基结正向压降的温度特性,建立了温升测量系统。利用该系统对肖特基SiC二极管的瞬态温升进行了测量,结果显示瞬态温升曲线呈阶梯状变化。利用结构函数的方法对瞬态温升曲线进行处理,分析了肖特基SiC二极管在热流传输路径上的热阻构成。研究了三引脚封装的肖特基SiC二极管在相同大功率的条件下,两正极引脚单独使用和并联使用时的热阻特性,结果显示,在两正极引脚并联使用时,其热阻比单独作用时减少一半,这表明三引脚封装的肖特基SiC二极管的两个正极是并联的,并共用一个负极和散热片。     

应用于硅基等离子天线的横向PIN二极管的研究

介绍了横向PIN二极管及其在硅基等离子天线方面的应用,用一维理论分析了载流子大注入情况下横向PIN二极管本征区载流子浓度分布.对横向PIN二极管进行了物理建模,仿真分析了本征区长度、二氧化硅埋层、电极长度、结区掺杂浓度及表面电荷对横向PIN二极管本征区载流子浓度的影响,总结了横向PIN二极管的一般设计规则.     

4H-SiC混合 PN/ Schottky二极管的研制

报道了 4H- Si C混合 PN / Schottky二极管的设计、制备和特性 .该器件用镍作为肖特基接触金属 ,使用了结终端扩展 (JTE)技术 .在肖特基接触下的 n型漂移区采用多能量注入的方法形成 P区而组成面对面的 PN结 ,这些 PN结将肖特基接触屏蔽在高场之外 ,离子注入的退化是在 15 0 0℃下进行了 30 min.器件可耐压 6 0 0 V,在 6 0 0 V时的最小反向漏电流为 1× 10 - 3A/ cm2 . 10 0 0μm的大器件在正向电压为 3V时电流密度为 2 0 0 A/ cm2 ,而 30 0μm的小尺寸器件在正向电压为 3.5 V电流密度可达 10 0 0 A/ cm2     

4H-SiC混合PN/Schottky二极管的研制

报道了4H-SiC混合PN/Schottky二极管的设计、制备和特性．该器件用镍作为肖特基接触金属,使用了结终端扩展（JTE）技术．在肖特基接触下的n型漂移区采用多能量注入的方法形成P区而组成面对面的PN结,这些PN结将肖特基接触屏蔽在高场之外,离子注入的退化是在1500℃下进行了30min．器件可耐压600V,在600V时的最小反向漏电流为1×10-3A/cm2．1000μm的大器件在正向电压为3V时电流密度为200A/cm2,而300μm的小尺寸器件在正向电压为3.5V电流密度可达1000A/cm2．     

具有多场限环终端的PiN二极管反向击穿的研究

场限环终端结构可以有效提高击穿电压,因而被广泛应用于半导体功率器件.场限环中多个参数都影响PiN二极管主结的击穿能力.本文基于数值模拟软件建立PiN二极管的场限环终端仿真模型,并设计十道场限环作为终端结构.分别仿真场限环结深和漂移区掺杂浓度与主结的击穿电压的关系,得到结深和漂移区掺杂浓度与击穿电压的关系曲线.当漂移区掺...     

碳化硅MPS的功率损耗特性分析

采用解析模型模拟了 4 H-Si C混合 Pi N/Schottky二极管 (MPS)的功率损耗及反向恢复 ,研究了外延层掺杂浓度和厚度、PN结网格宽度等主要的结构参数对该器件功率损耗的影响。模拟结果表明 ,对文中所述的MPS,在 770 K左右具有最小功耗 ,且肖特基区所占的面积比越大 ,外延层掺杂浓度越高 ,厚度越小 ,最小功耗越低 ,最小功耗对应的温度也越高。论证了 MPS在一个较高的温度下具有很低的功耗 ,适合功率系统的应用     

一种新型SiC SBD的高温反向恢复特性

与传统硅基功率二极管相比,碳化硅肖特基势垒二极管(SiC SBD)可提高开关频率并大幅减小开关损耗,同时有更高的耐压范围.设计并制作了具有场限环结终端和Ti肖特基接触的1.2 kV/30 A SiC SBD器件,研究了该SiC SBD在100~300℃时的反向恢复特性.实验结果表明,温度每上升100℃,SiC SBD反向电压峰值增幅为5%左右,而反向恢复电流与反向恢复时间受温度影响不大;温度每升高50℃,反向恢复损耗功率峰值降低5%.实验结果表明该SiCSBD在高温下能够稳定工作,且具有良好的反向恢复特性,适用于卫星、航空和航天探测、石油以及地热钻井探测等需要大功率、耐高温和高速器件的领域.     

纳米级自开关二极管的电学特性研究

纳米级自开关二极管是一种通过破坏器件表面对称性来实现整流特性的纳米级新型晶体管.首先通过建立In0.53Ga0.47As/In0.52Al0.48As纳米级自开关二极管的二维器件模型,采用蒙特卡罗方法,模拟了自开关器件的电子输运特性,根据该器件模型研究了在不同几何结构参数条件下的自开关器件的电学特性,并对影响器件电学特性的结构参数进行了仿真分析.结果表明,器件的Ⅰ-Ⅴ特性强烈地受到导电沟道宽度、沟槽宽度、沟道长度和表面态密度的影响,通过优化器件的结构参数可使器件获得更优越的整流特性.     

快速软恢复SiGe功率开关二极管的结构设计与特性分析

为了进一步提高SiGe/Si异质结功率开关二极管的性能,提出了一种SiGe功率开关二极管的新结构,用交替的p 、n 区形成的mosaic结构来代替原常规的n 区,关断时可同时为电子和空穴的抽取提供通道使阴极具有理想欧姆接触.该结构可大大提高开关速度,并获得很软的反向恢复特性及很低的漏电流.与常规p (SiGe)-n--n 功率开关二极管相比,反向恢复时间缩短了近2/3,反向峰值电流降低了约1/2,漏电流降低了约1个数量级.另外,嵌镶结构中p 区的厚度对器件性能有很大影响,调整p 区的厚度可实现器件的反向耐压能力和反向恢复特性之间很好的折衷.这种性能的改进无需采用少子寿命控制技术因而很容易集成于功率IC中.