关键词 |
马碳化硅肖特基二极管,马碳化硅肖特基二极管,马碳化硅肖特基二极管,马碳化硅肖特基二极管 |
面向地区 |
SiC PiN 的击穿电压很高,开关速度很快,重量很轻,并且体积很小,它在 3KV以上的整流器应用领域更加具有优势。2000年Cree公司研制出19.5 KV的台面PiN二极管,同一时期日本的 Sugawara 研究室也研究出了 12 KV 的台面 PiN 二极管。2005 年 Cree 公司报道了 10 KV、3.75 V、50 A 的 SiC PiN 二极管,其 10 KV/20 A PiN二极管系列的合格率已经达到 40%。
肖特基二极管的反向阻断特性较差,是受肖特基势垒变低的影响。为了获得高击穿电压,漂移区的掺杂浓度很低,因此势垒形成并不求助于减小 PN 结之间的间距。调整肖特基间距获得与 PiN 击穿电压接近的 JBS,但是 JBS 的高温漏电流大于 PiN,这是来源于肖特基区。JBS 反向偏置时,PN 结形成的耗尽区将会向沟道区扩散和交叠,从而在沟道区形成一个势垒,使耗尽层随着反向偏压的增加向衬底扩展。这个耗尽层将肖特基界面屏蔽于高场之外,避免了肖特基势垒降低效应,使反向漏电流密度大幅度减小。此时 JBS 类似于 PiN 管。反向漏电流的组成主要由两部分:一是来自肖特基势垒的注入;二是耗尽层产生电流和扩散电流。
用碳化硅肖特基二极管替换快速PN 结的快速恢复二极管(FRD),能够明显减少恢复损耗,有利于开关电源的高频化,减小电感、变压器等被动元件的体积,使开关电源小型化,并降低产品噪音。
碳化硅肖特基二极管的开启导通电压比硅快速恢复二极管较低,如果要降低VF值,需要减薄肖特基势垒的高度,但这会使器件反向偏压时的漏电流增大。碳化硅肖特基二极管的温度特性与硅快速恢复二极管不同,当温度升高时导通阻抗会增加,VF值也上升,这样器件发热不易发生热失控,更适合并联使用。
碳化硅的能带间隔为硅的2.8倍(宽禁带),达到3.09电子伏特。其绝缘击穿场强为硅的5.3倍,高达3.2MV/cm,其导热率是硅的3.3倍,为49w/cm·k。它与硅半导体材料一样,可以制成结型器件、场效应器件、和金属与半导体接触的肖特基二极管。
特点是:
(1)碳化硅单载流子器件漂移区薄,开态电阻小。比硅器件小100-300倍。由于有小的导通电阻,碳化硅功率器件的正向损耗小;
(2)碳化硅功率器件由于具有高的击穿电场而具有高的击穿电压。例如,商用的硅肖特基的电压小于300V,而个商用的碳化硅肖特基二极管的击穿电压已达到600V;
(3)碳化硅有较高的热导率;
(4)碳化硅器件可在较高温度下工作,而硅器件的大工作温度仅为150ºC;
(5)碳化硅具有很高的抗辐照能力;
(6)碳化硅功率器件的正反向特性随温度和时间的变化很小,可靠性好;
(7)碳化硅器件具有很好的反向恢复特性,反向恢复电流小,开关损耗小;
(8)碳化硅器件可减少功率器件体积和降低电路损耗。