50A/1200V MPS二极管的设计与工艺仿真
发布时间：2020-12-25 11:48
功率二极管是功率半导体器件的重要组成部分,几乎所有的电力电子电路中都有功率二极管。开关器件在过去几十年的得到了飞速的发展,为了能与开关器件的性能相匹配,需要通过新理论,新结构来改善高压二极管中导通损耗和开关频率的矛盾关系。混合PIN肖特基二极管（Merged PIN/Schottky Diode）结构,简称MPS二极管,具有耐压高、导通电压小、反向恢复时间短、反向恢复峰值电流小等优点。解决了导通损耗和反向恢复功率损耗之间的矛盾。为了制造性能良好的MPS二极管,本文首先分析了MPS二极管的工作原理,并对静态特性和动态特性进行了理论分析。然后,利用silvaco仿真软件,选取合理的物理模型,对MPS二极管的特性进行仿真。在此基础上,对1200V MPS结构参数进行优化设计,并对器件的折衷特性进行仿真分析,实现了正向导通与反向恢复特性的良好折衷。与功率PIN二极管进行对比,在不使用寿命控制的基础上,MPS二极管具有更好的特性。第三,对功率器件的终端结构进行了设计,确定了MPS二极管的终端结构。第四,对已设计器件结构进行工艺设计和工艺条件的仿真,确定了具体工艺过程,并设计出制造器件所需版图和元...
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
MPS二极管结构
沈阳工业大学硕士学位论文也不断出现，并成功应用于 IGBT 模块中，如德国英飞凌公司的 EBB 公司的 SPT+二极管和日本富士电机的 SASFWD 二极管等[4]。二功率二极管。如砷化镓肖特基势垒二极管，碳化硅肖特基势垒二极S 二极管的提出和发展现状0 世纪 80 年代，Baliga 提出了一种导通状态和反向恢复功率损耗之，它通过混合 PIN 二极管和肖特基势垒二极管的物理性质产生了图IN 肖特基二极管（Merged PIN/Schottky Diode）结构，简称 MPS 二，使用与功率 PIN 二极管相同的标准来设计漂移区，以便支持期望器件结构包含金属接触下方部分的 PN 结和剩余部分的肖特基接触。同的金属层，形成 P+区的欧姆接触和 N-漂移区的肖特基接触。
图 2.1 低正向偏压状态下 MPS 二极管内电流模型1 Current flow pattern in the MPS diode under low forward bias co结构中，漂移区的厚度（图 2.1 中的 t）很厚。在 PN模型中肖特基接触（FSJ ）处的电流密度增强。因此增特基接触的电流仅在肖特基接触处的未耗尽部分（具有触（FSJ ）的电流密度与元胞（或阴极）电流密度（FSFCJdpJ =元胞宽度， 是肖特基接触处的电流密度，FCJ 是元（2.2）确定：JDONdpsxW,= 0. 8
【参考文献】：
期刊论文
[1]栅条状和蜂窝状结构结势垒肖特基整流器(JBSR)性能对比[J]. 高桦,柴彦科,刘肃. 电子器件. 2016(02)
[2]MPS快恢复二极管反向恢复时间的研究[J]. 陈天,杨晓鸾,季顺黄. 电力电子技术. 2013(11)
[3]平面型电力电子器件阻断能力的优化设计[J]. 安涛,王彩琳. 西安理工大学学报. 2002(02)
[4]JTE结的二维电场分析[J]. 张波,陈星弼,李肇基. 半导体学报. 1993(10)
[5]p-n+结有场板时表面电场分布的简单表示式[J]. 陈星弼. 电子学报. 1986(01)
硕士论文
[1]1200V MPS二极管的模拟与设计[D]. 许海虹.沈阳工业大学 2017
[2]碳化硅MOSFET的特性研究[D]. 江芙蓉.浙江大学 2017
[3]硅基功率JBS/MPS肖特基整流器的研制[D]. 高桦.兰州大学 2016
[4]MPS二极管“软恢复”的原理探讨、仿真设计与研制实践[D]. 杜小堂.电子科技大学 2010
本文编号：2937590
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
MPS二极管结构
沈阳工业大学硕士学位论文也不断出现，并成功应用于 IGBT 模块中，如德国英飞凌公司的 EBB 公司的 SPT+二极管和日本富士电机的 SASFWD 二极管等[4]。二功率二极管。如砷化镓肖特基势垒二极管，碳化硅肖特基势垒二极S 二极管的提出和发展现状0 世纪 80 年代，Baliga 提出了一种导通状态和反向恢复功率损耗之，它通过混合 PIN 二极管和肖特基势垒二极管的物理性质产生了图IN 肖特基二极管（Merged PIN/Schottky Diode）结构，简称 MPS 二，使用与功率 PIN 二极管相同的标准来设计漂移区，以便支持期望器件结构包含金属接触下方部分的 PN 结和剩余部分的肖特基接触。同的金属层，形成 P+区的欧姆接触和 N-漂移区的肖特基接触。
图 2.1 低正向偏压状态下 MPS 二极管内电流模型1 Current flow pattern in the MPS diode under low forward bias co结构中，漂移区的厚度（图 2.1 中的 t）很厚。在 PN模型中肖特基接触（FSJ ）处的电流密度增强。因此增特基接触的电流仅在肖特基接触处的未耗尽部分（具有触（FSJ ）的电流密度与元胞（或阴极）电流密度（FSFCJdpJ =元胞宽度， 是肖特基接触处的电流密度，FCJ 是元（2.2）确定：JDONdpsxW,= 0. 8
【参考文献】：
期刊论文
[1]栅条状和蜂窝状结构结势垒肖特基整流器(JBSR)性能对比[J]. 高桦,柴彦科,刘肃. 电子器件. 2016(02)
[2]MPS快恢复二极管反向恢复时间的研究[J]. 陈天,杨晓鸾,季顺黄. 电力电子技术. 2013(11)
[3]平面型电力电子器件阻断能力的优化设计[J]. 安涛,王彩琳. 西安理工大学学报. 2002(02)
[4]JTE结的二维电场分析[J]. 张波,陈星弼,李肇基. 半导体学报. 1993(10)
[5]p-n+结有场板时表面电场分布的简单表示式[J]. 陈星弼. 电子学报. 1986(01)
硕士论文
[1]1200V MPS二极管的模拟与设计[D]. 许海虹.沈阳工业大学 2017
[2]碳化硅MOSFET的特性研究[D]. 江芙蓉.浙江大学 2017
[3]硅基功率JBS/MPS肖特基整流器的研制[D]. 高桦.兰州大学 2016
[4]MPS二极管“软恢复”的原理探讨、仿真设计与研制实践[D]. 杜小堂.电子科技大学 2010
本文编号：2937590
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