4H-SiC沟槽MOS势垒肖特基功率二极管模拟研究
发布时间：2020-12-16 06:21
碳化硅（SiC）作为宽禁带半导体材料,具有高热导率、高临界击穿电场和高电子饱和漂移速率等特点。SiC功率器件相比传统硅基器件功耗大幅度降低,在高温、高频、大功率领域具有广泛的应用前景。沟槽MOS势垒肖特基二极管（TMBS）相比结势垒控制肖特基二极管（JBS）,具有正向导通电阻低,反向偏置时电场屏蔽效果好等优势,在硅材料中得到了广泛的应用。然而,由于SiC TMBS功率二极管在加反向电压时氧化层电场过高而造成器件击穿,其发展受到极大限制。通过在沟槽底部增加P+保护区可以有效降低氧化层电场,增大器件耐压。但是,P+区和漂移区形成的PN结使得器件导通电阻显著增大。本文在此结构基础上,提出了两种新型器件结构可以大幅降低器件特征导通电阻,增大器件优值（BV2/Ron-sp）。1、N包裹区4H-SiC TMBS:通过适当增加P+区周围N型漂移区的掺杂浓度,可以减小PN结的耗尽层宽度,拓宽器件导通时的电流路径,从而降低器件导通压降。利用SILVACO仿真软件,研究了提出结构的电学特性并对N包裹区的掺杂浓度和宽度进行优化,最终使得器件特征导通电阻降低了 32.2%,器件优值提高了 48.4%。同时保持...
【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．３?ＪＢＳ器件剖面图（ａ）正向电流路径（ｂ）反向耗尽区??肖特基势垒二极管（ＳＢＤ）器件在反向偏压时由于镜像力势垒降低效应，器??－
Ｎ＋ｆｊ■底??（ｂ）??图１．３?ＪＢＳ器件剖面图（ａ）正向电流路径（ｂ）反向耗尽区??肖特基势垒二极管（ＳＢＤ）器件在反向偏压时由于镜像力势垒降低效应，器??件漏电会随着金属－肖特基接触界面处电场的增加而增大。因此，如何减小器件??反向偏置时肖特基接触的电场成为减小器件反向漏电的关键。为此，Ｂ．Ｊ．Ｂａｌｉｇａ??早在１９８４年就想出并实验制作了结势垒控制肖特基（ＪＢＳ）二极管，如图１．３所??３??
Ｃ．Ｍ．Ｚｅｔｔｅｒｌｉｎｇ等研宄人员［１７＿ＪＢＳ结构运用在了?ＳｉＣ材料上，由于反偏时??Ｐ＋保护区对肖特基接触电场有屏蔽作用，使得ＳＢＤ反向漏电流降低，器件结构??如图１．４所示。??ａ?ＡＮＯＤＥ?ｂ??｜牛??＿１０?＿１０?）ｉｍ＿?１０?｜ｉｍ??ｎ－?ｅｐｉｌａｙｅｒ?７－１０１５?ｃｍ＊３?”??ｎ＋?ｓｕｂｓｔｒａｔｅ?２－１０１８?ｃｍ＊３??ＣＡＴＨＯＤＥ??图１．４第一个ＳｉＣＪＢＳ元胞原理图??由于ＪＢＳ兼具ＳＢＤ低正向开启电压和ＰｉＮ低反向漏电流的优势，加上工艺??相对容易实现，逐渐成为ＳｉＣ功率整流器的主流［１８’１９］。２００８年，Ｃｒｅｅ公司的Ｂ．?Ａ．??Ｈｕｌｌ小组［１９］实验制作了击穿电压近万伏的４Ｈ－ＳｉＣ?ＪＢＳ二极管，器件的结构如图??１．５所示。器件的有源区面积为５０ｍｍ２，?Ｎ－漂移区厚度为１２０阿，并且采用９００拜??宽的终端保护区。室温下测量得到器件的正向开启电压为３．３５Ｖ
【参考文献】：
期刊论文
[1]超高压SiC电力电子器件及其在电网中的应用[J]. 邓小川,谭犇,万殊燕,吴昊,杨霏,张波. 智能电网. 2017(08)
博士论文
[1]新型碳化硅功率二极管的研究[D]. 任娜.浙江大学 2015
[2]4H-SiC功率肖特基势垒二极管（SBD）和结型势垒肖特基（JBS）二极管的研究[D]. 陈丰平.西安电子科技大学 2012
本文编号：2919687
【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．３?ＪＢＳ器件剖面图（ａ）正向电流路径（ｂ）反向耗尽区??肖特基势垒二极管（ＳＢＤ）器件在反向偏压时由于镜像力势垒降低效应，器??－
Ｎ＋ｆｊ■底??（ｂ）??图１．３?ＪＢＳ器件剖面图（ａ）正向电流路径（ｂ）反向耗尽区??肖特基势垒二极管（ＳＢＤ）器件在反向偏压时由于镜像力势垒降低效应，器??件漏电会随着金属－肖特基接触界面处电场的增加而增大。因此，如何减小器件??反向偏置时肖特基接触的电场成为减小器件反向漏电的关键。为此，Ｂ．Ｊ．Ｂａｌｉｇａ??早在１９８４年就想出并实验制作了结势垒控制肖特基（ＪＢＳ）二极管，如图１．３所??３??
Ｃ．Ｍ．Ｚｅｔｔｅｒｌｉｎｇ等研宄人员［１７＿ＪＢＳ结构运用在了?ＳｉＣ材料上，由于反偏时??Ｐ＋保护区对肖特基接触电场有屏蔽作用，使得ＳＢＤ反向漏电流降低，器件结构??如图１．４所示。??ａ?ＡＮＯＤＥ?ｂ??｜牛??＿１０?＿１０?）ｉｍ＿?１０?｜ｉｍ??ｎ－?ｅｐｉｌａｙｅｒ?７－１０１５?ｃｍ＊３?”??ｎ＋?ｓｕｂｓｔｒａｔｅ?２－１０１８?ｃｍ＊３??ＣＡＴＨＯＤＥ??图１．４第一个ＳｉＣＪＢＳ元胞原理图??由于ＪＢＳ兼具ＳＢＤ低正向开启电压和ＰｉＮ低反向漏电流的优势，加上工艺??相对容易实现，逐渐成为ＳｉＣ功率整流器的主流［１８’１９］。２００８年，Ｃｒｅｅ公司的Ｂ．?Ａ．??Ｈｕｌｌ小组［１９］实验制作了击穿电压近万伏的４Ｈ－ＳｉＣ?ＪＢＳ二极管，器件的结构如图??１．５所示。器件的有源区面积为５０ｍｍ２，?Ｎ－漂移区厚度为１２０阿，并且采用９００拜??宽的终端保护区。室温下测量得到器件的正向开启电压为３．３５Ｖ
【参考文献】：
期刊论文
[1]超高压SiC电力电子器件及其在电网中的应用[J]. 邓小川,谭犇,万殊燕,吴昊,杨霏,张波. 智能电网. 2017(08)
博士论文
[1]新型碳化硅功率二极管的研究[D]. 任娜.浙江大学 2015
[2]4H-SiC功率肖特基势垒二极管（SBD）和结型势垒肖特基（JBS）二极管的研究[D]. 陈丰平.西安电子科技大学 2012
本文编号：2919687
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/2919687.html
