超高压4H-SiC JBS二极管设计和实验研究

发布时间：2021-04-27 09:42

　　第三代半导体中的典型代表碳化硅,因其具有宽禁带、高临界击穿电场、高热导率、高饱和电子速率、抗辐照等诸多优越的物理性质,使得碳化硅器件具有很好的发展前景。SiC JBS二极管因具有正向开启电压低,反向阻断电压大,关断迅速的优势,正逐步地运用于新能源汽车和充电桩等电力电子设备中。此外,SiC JBS二极管有较好的温度特性,温度升高时,器件的正向开启电压减小,正向导通电阻增大,电流能力减弱,因此SiC JBS二极管可以并联使用而不会发生电流集中效应。国内目前对超高压SiC JBS二极管研究甚少,研究水平明显落后于国外。本论文以超高压4H-SiC JBS二极管为研究对象,设计了不同结构的SiC JBS二极管,并利用中国科学院微电子所的碳化硅工艺平台开展了流片实验和测试分析研究,从而为国内超高压4H-SiC JBS二极管的设计和制备提供了参考。本论文的研究内容分为三部分。首先,通过Silvaco Atlas半导体仿真工具,设计了耐压超过10kV的SiC JBS超高压二极管。对于掺杂浓度5×10¹⁴cm^-3,厚度100μm的漂移区,仿真研究了有源区相邻的... 

【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 碳化硅材料简介
    1.2 超高压碳化硅JBS功率二极管的发展和研究意义
        1.2.1 国内外研究现状
        1.2.2 研究意义
    1.3 本论文主要工作
第二章 SiC JBS二极管基本理论
    2.1 SiC JBS二极管正向工作原理
    2.2 SiC JBS二极管反向工作原理
    2.3 SiC JBS二极管反向恢复工作原理
    2.4 本章小结
第三章 超高压SiC JBS二极管结构设计
    3.1 元胞结构设计
        3.1.1 PN结耐压理论
        3.1.2 SiC JBS二极管元胞基本结构
    3.2 终端结构设计
        3.2.1 平面器件曲率效应
        3.2.2 场限环
            3.2.2.1 均匀环间距场限环
            3.2.2.2 缓变环间距场限环
        3.2.3 结终端扩展
    3.3 本章小结
第四章 金属与SiC肖特基接触研究
    4.1 碳化硅肖特基二极管正向电子发射理论
    4.2 碳化硅肖特基接触理论
    4.3 不同金属与SiC接触的势垒高度
    4.4 金属与SiC接触的势垒高度测量
        4.4.1 电流—电压法
        4.4.2 电容—电压法
        4.4.3 变温—电流法
    4.5 金属与SiC肖特基接触工艺
    4.6 本章小结
第五章 超高压SiC JBS二极管流片与测试
    5.1 超高压SiC JBS二极管的流片工艺流程
    5.2 超高压SiC JBS二极管的版图
    5.3 超高压SiC JBS二极管的测试
        5.3.1 理想因子与势垒高度的提取
        5.3.2 正向特性测试
        5.3.3 反向特性测试
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]功率二极管在大容量逆变器中的开关特性研究[J]. 袁丽,孟庆云,赵伟,周峰.  电力电子技术. 2016(09)
[2]碳化硅电力电子器件在电力系统的应用展望[J]. 盛况,郭清,张军明,钱照明.  中国电机工程学报. 2012(30)
[3]宽禁带半导体SiC功率器件发展现状及展望[J]. 张波,邓小川,张有润,李肇基.  中国电子科学研究院学报. 2009(02)

硕士论文
[1]高压SiC JBS二极管的设计优化与实验研究[D]. 李妍月.电子科技大学 2016



本文编号：3163238