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      二极管反向击穿电压的影响因素

      作者:海飞乐技术 时间:2018-05-23 17:35

        为了反映厚度对4H-SIC pn结二极管击穿效应的影响程度,伪真采取定量的掺杂浓度,在4H-SIC pn结二极管仿真模型不变的情况下,对n区的厚度取不同的值作到比。图1设置了厚度分别为1.2μm、2μm、2.8μm、3.8μm。

      厚度对4H-SIC pn结型二极管反向击穿电压的影响 
      图1 厚度对4H-SIC pn结型二极管反向击穿电压的影响
       
        为了提高pn结二极管对反向电压的承受能力,一般需要増加材料厚度以保证高反压下不发生空间电荷区与电极的穿通。如图1所示。由于半导体中电子的迁移不一般都是高于空穴迁移率,因而无论从频率特性还是从功率消耗方面,一般都选高阻n型材料,做成p+n-n+结构。这种二极管的内建电场主要集中在p+n-界面附近。由于n-层的中性区己经是高阻区,其空间电荷区的电阻还要更高,因而这种二极管在热平衡状态下的阻抗就会很高。

        pn结二极管正向偏置时,p+层和n+层分别向n-层注入空穴和电子。这些注入载流子在n-层的中心区一边扩散一边复合,为电源通过p+层和n+层不断注入新的载流子提供了保障,从而在n-层中形成稳定的额外载流子分布,使之降低电阻进入低阻抗状态,并且注入电流越大阻抗越低。与此相反,反向偏置使n-层的空间电荷区展宽,阳抗增大。足够高的反向电压还可使整个n-层耗尽,直至将空间电荷区进一步扩展到n+层。如果p+层和n+层的掺杂浓度足够高,则空间电荷区将局限在n-层,起到避免穿通的作用,使得二极管既能承受较高的反向电压,也能传导较大的正向电流。

        图中我们可以看到碳化硅pn结二极管在高温下的漏电流非常小。即使再600K的高温,碳化硅器件在高温阻断状态下的漏电流仍可忽略。相对硅和砷化镓器件而言,其高温阻断功耗几乎为零。高温漏电流小最大的好处主要不在于阻断功耗小,而在于能有效避免热电击穿的发生。若随着结温上升,器件的反向漏电流对温度比较敏感,温度升高则漏电流增大,则会导致二次击穿。



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