碳化硅(SiC)肖特基二极管的特点

2019-1-11 13:42:03 7037 碳化硅肖特基二极管

0 ` 　　一、硅肖特基二极管的特点　　硅肖特基二极管早已有之。它是一种金属与半导体硅接触的肖特基二极管，由于它的这种特殊结构，使其具有如下不同寻常的特性：　　硅肖特基二极管比PN结器件的行为特性更像一个理想的开关。肖特基二极管最重要的两个性能指标就是它的低反向恢复电荷(Qrr)和它的恢复软化系数。　　低Qrr在二极管电压换成反向偏置时，关闭过程所需时间，即反向恢复时间trr大大缩短。下表所列肖特基二极管trr小于0.01微妙。便于用于高频范围，有资料介绍其工作频率可达1MHz(也有报道可达100GHz)。高软化系数会减少二极管关闭所产生的EMI噪声，降低换向操作干扰。　　硅肖特基二极管还有一个比PN结器件优越的指标是正向导通电压低，具有低的导通损耗。　　但硅肖特基二极管也有两个缺点，一是反向耐压VR较低，一般只有100V左右;二是反向漏电流IR较大。　　二、碳化硅半导体材料和用它制成的功率器件的特点　　碳化硅SiC的能带间隔为硅的2.8倍(宽禁带),达到3.09电子伏特。其绝缘击穿场强为硅的5.3倍,高达3.2MV/cm.，其导热率是硅的3.3倍,为49w/cm.k。　　它与硅半导体材料一样，可以制成结型器件、场效应器件、和金属与半导体接触的肖特基二极管。　　其优点是：　　(1)碳化硅单载流子器件漂移区薄，开态电阻小。比硅器件小100-300倍。由于有小的导通电阻，碳化硅功率器件的正向损耗小。　　(2)碳化硅功率器件由于具有高的击穿电场而具有高的击穿电压。例如，商用的硅肖特基的电压小于300V，而第一个商用的碳化硅肖特基二极管的击穿电压已达到600V。　　(3)碳化硅有高的热导率，因此碳化硅功率器件有低的结到环境的热阻。　　(4)碳化硅器件可工作在高温，碳化硅器件已有工作在600oC的报道，而硅器件的最大工作温度仅为150oC. 　　(5)碳化硅具有很高的抗辐照能力。　　(6)碳化硅功率器件的正反向特性随温度和时间的变化很小，可靠性好。　　(7)碳化硅器件具有很好的反向恢复特性，反向恢复电流小，开关损耗小。碳化硅功率器件可工作在高频(>20KHz)。　　(8)碳化硅器件为减少功率器件体积和降低威廉希尔官方网站损耗作出了重要贡献。　　碳化硅的不足是：　　碳化硅圆片的价格还较高,其缺陷也多。　　三、碳化硅肖特基二极管的特点　　上面已谈到硅肖特基二极管反向耐压较低，约250V左右。对于能够耐受500～600V以上反向电压要求，人们开始使用碳化硅(SiC)制造器件，因为它能够耐受较高的电压。　　除此以外的器件参数均相当于或优于硅肖特基二极管。详见表2。　　由于SiC器件的成本较高(是同类硅器件的3～5倍)，除非性能上要求非用不可，还没有用它来替代硅功率器件。 ` 1
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