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  SiC肖特基勢壘二極管的特征，及與Si二極管的比較  

 

 

我們從SiC肖特基勢壘二極管（以下簡稱“SBD”）的結(jié)構(gòu)開始介紹。如下圖所示，為了形成肖特基勢壘，將半導(dǎo)體SiC與金屬相接合（肖特基結(jié)）。結(jié)構(gòu)與Si肖特基勢壘二極管基本相同，其重要特征也是具備高速特性。

 

而SiC-SBD的特征是其不僅擁有優(yōu)異的高速性還同時(shí)實(shí)現(xiàn)了高耐壓。要想提高Si-SBD的耐壓，只要增厚圖中的n-型層、降低載流子濃度即可，但這會(huì)帶來阻值上升、VF變高等損耗較大無法實(shí)際應(yīng)用的問題。因此，Si-SBD的耐壓200V已經(jīng)是極限。而SiC擁有超過硅10倍的絕緣擊穿場強(qiáng),所以不僅能保持實(shí)際應(yīng)用特性且可耐高壓。

通過Si二極管來應(yīng)對(duì)SBD以上的耐壓的是PN結(jié)二極管（稱為“PND”）。下圖為Si-PN二極管的結(jié)構(gòu)。SBD是僅電子移動(dòng)，電流流動(dòng)，而PN結(jié)二極管是通過電子和空穴（孔）使電流流動(dòng)。通過在n-層積蓄少數(shù)載流子的空穴使阻值下降，從而同時(shí)實(shí)現(xiàn)高耐壓和低阻值，但關(guān)斷的速度會(huì)變慢。

 

盡管FRD（快速恢復(fù)二極管）利用PN結(jié)二極管提高了速度，但盡管如此，trr（反向恢復(fù)時(shí)間）特性等劣于SBD。因此，trr損耗是高耐壓Si PN結(jié)二極管的重大研究項(xiàng)目。此時(shí)，開關(guān)電源無法對(duì)應(yīng)高速的開關(guān)頻率也是課題之一。

右上圖表示Si的SBD、PND、FRD和SiC-SBD耐壓的覆蓋范圍?？梢钥闯鯯iC-SBD基本覆蓋了PND/FRD的耐壓范圍。SiC-SBD可同時(shí)實(shí)現(xiàn)高速性和高耐壓，與PND/FRD相比Err（恢復(fù)損耗）顯著降低，開關(guān)頻率也可提高，因此可使用小型變壓器和電容器，有助于設(shè)備小型化。