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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 |
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SiC MOSFET 的比导通电阻很低，工作频率很高，在高温下能够稳定的工作，它在功率器件领域很有应用前景。目前国际上报道的几种结构：UMOS、VDMOS、LDMOS、UMOS ACCUFET，以及 SIAFET 等。2008 年报道的双 RESURF 结构LDMOS，具有 1550 V 阻断电压.
SiC 肖特基势垒二极管在 1985 年问世，是 Yoshida 制作在 3C-SiC 上的，它的肖特基势垒高度用电容测量是 1.15 (±0.15) eV，用光响应测量是 1.11 (±0.03) eV，它的击穿电压只有8 V，只6H-SiC肖特基二极管的击穿电压大约有200 V，它是由 Glover. G. H 报道出来的。Bhatnagar 报道了个高压 400 V 6H-SiC 肖特基势垒二极管 ，这个二极管有低通态压降（1 V），没有反向恢复电流。随着碳化硅单晶、外延质量及碳化硅工艺水平不断地不断提高，越来越多性能的碳化硅肖特基二极管被报道。1993 年报道了只击穿电压超过 1000V的碳化硅肖特基二极管，该器件的肖特基接触金属是 Pd，它采用 N 型外延的掺杂浓度1×10cm，厚度是 10μm。的4H-SiC单晶的在 1995 年左右出现，它比6H-SiC的电子迁移率要高，临界击穿电场要大很多，这使得人们更倾向于研究4H-SiC的肖特基二极管。
功率二极管是功率半导体器件的重要组成部分，主要包括 PiN 二极管，肖特基势垒二极管和结势垒控制肖特基二极管。本章主要介绍了肖特基势垒的形成及其主要电流输运机理。并详细介绍了肖特基二极管和结势垒控制肖特基二极管的电学特性及其工作原理，为后两章对 4H-SiC JBS 器件电学特性的仿真研究奠定了理论基础。
金属与 N 型 4H-SiC 半导体体内含有大量的导电载流子。金属与 4H-SiC 半导体材料的接触仅有原子大小的数量级间距时，4H-SiC 半导体的费米能级大于金属的费米能级。此时 N 型 4H-SiC 半导体内部的电子浓度大于金属内部的电子浓度，两者接触后，导电载流子会从 N 型 4H-SiC 半导体迁移到金属内部，从而使 4H-SiC 带正电荷，而金属带负电荷。电子从 4H-SiC 向金属迁移，在金属与 4H-SiC 半导体的界面处形成空间电荷区和自建电场，并且耗尽区只落在 N 型 4H-SiC 半导体一侧，在此范围内的电阻较大，一般称作“阻挡层”。自建电场方向由 N 型 4H-SiC 内部指向金属，因为热电子发射引起的自建场增大，导致载流子的扩散运动与反向的漂移运动达到一个静态平衡，在金属与4H-SiC 交界面处形成一个表面势垒，称作肖特基势垒。4H-SiC 肖特基二极管就是依据这种原理制成的。
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。
碳化硅作为一种宽禁带半导体材料，比传统的硅基器件具有更的性能。碳化硅的宽禁带(3.26eV)、高临界场(3×106V/cm)和高导热系数(49W/mK)使功率半导体器件效率更高，运行速度更快，能够有效降低产品成本、体积及重量。
碳化硅（SiC）是一种的半导体材料，基于SiC的肖特基二极管（SiC Schottky Diode）具有更高能效、更高功率密度、更小尺寸和更高的可靠性，可以在电力电子技术领域打破硅的极限，成为新能源及电力电子的器件。
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。
肖特基二极管是用于功率整流器应用的佳半导体器件，因为这些器件具有高电流密度和低正向电压降，与普通PN结器件的特性不同。这些优点有助于降低热量水平，减少设计中包含的散热器，并提高电子系统的整体效率。
