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SiC-SBD的特征是什么與Si二極管相比有什么不同

發布時間:2024-04-14作者來源:薩科微瀏覽:1894


SiC肖特基勢壘二極管和Si肖特基勢壘二極管


我們先從SiC肖特基勢壘二極管(以下簡稱為"SBD")的結構開始介紹。如下圖所示,為了形成肖特基勢壘,將半導體SiC與金屬相接合(肖特基結)。這種結構與Si肖特基勢壘二極管基本相同,其重要特征是具備高速特性。


SiC-SBD的特點是不僅具有優異的高速性,同時實現了高耐壓。提高Si-SBD的耐壓只需增厚圖中的n-型層、降低載流子濃度,但這會導致阻值上升和VF增高等損耗問題,無法實際應用。因此,Si-SBD的耐壓200V已經是極限。而SiC擁有超過硅10倍的絕緣擊穿場強,因此不僅保持實際應用特性,還能耐受高壓。

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SiC-SBD和Si-PN結二極管


針對SBD以上的高耐壓問題,我們可以使用PN結二極管(稱為"PND")來應對。下圖展示了Si-PN二極管的結構。SBD是僅電子移動,電流流動,而PN結二極管則通過電子和空穴(孔)使電流流動。通過在n-層積蓄少數載流子的空穴,使阻值下降,從而同時實現高耐壓和低阻值,但關斷速度會變慢。


盡管快速恢復二極管(FRD)利用PN結二極管提高了速度,但其反向恢復時間(trr)等性能不如SBD。因此,提高高耐壓Si PN結二極管的trr損耗是當前研究的重要課題之一。同時,開關電源無法適應高速開關頻率也是需要解決的問題之一。

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右上圖表示Si的SBD、PND、FRD和SiC-SBD耐壓的覆蓋范圍。可以看出SiC-SBD基本覆蓋了PND/FRD的耐壓范圍。SiC-SBD可同時實現高速性和高耐壓,與PND/FRD相比Err(恢復損耗)顯著降低,開關頻率也可提高,因此可使用小型變壓器和電容器,有助于設備小型化。

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