该文报道具有最小比导通电阻的~1.7 k V 4H-SiC结势垒肖特基二极管。首先通过数值仿真对结势垒肖特基(junction barrier Schottky,JBS)二极管的有源区和终端结构进行了优化设计。实验结果验证了场限环(floating guard ring,FGR)终端的...该文报道具有最小比导通电阻的~1.7 k V 4H-SiC结势垒肖特基二极管。首先通过数值仿真对结势垒肖特基(junction barrier Schottky,JBS)二极管的有源区和终端结构进行了优化设计。实验结果验证了场限环(floating guard ring,FGR)终端的优化设计结构具有较强的鲁棒性,能够抵抗工艺中环间距的变化以及钝化层中寄生电荷的影响。实验制作的4H-SiC结势垒肖特基二极管实现了2.5 mΩ·cm2的最小比导通电阻值,接近于理论值(2.4 mΩ·cm2),并且具有优秀的反向阻断特性,获得了最高1.75 k V的阻断电压(达到了95%的理论值)和83%的器件良率,从而实现了SiC JBS二极管品质因数的最高记录(U22B/Ron_sp=1 225 MW/cm)。展开更多
基于垂直双扩散金属氧化物(VDMOS)场效应晶体管终端场限环(FLR)与场板(FP)理论,在场限环上依次添加金属场板与多晶硅场板,并通过软件仿真对其进行参数优化,最终实现了一款700 V VDMOS终端结构的优化设计。对比场限环终端结构,金属场板...基于垂直双扩散金属氧化物(VDMOS)场效应晶体管终端场限环(FLR)与场板(FP)理论,在场限环上依次添加金属场板与多晶硅场板,并通过软件仿真对其进行参数优化,最终实现了一款700 V VDMOS终端结构的优化设计。对比场限环终端结构,金属场板与多晶硅复合场板的终端结构,能够更加有效地降低表面电场峰值,增强环间耐压能力,从而减少场限环个数并增大终端击穿电压。终端有效长度仅为145μm,击穿电压能够达到855.0 V,表面电场最大值为2.0×105V/cm,且分布比较均匀,终端稳定性和可靠性高。此外,没有增加额外掩膜和其他工艺步骤,工艺兼容性好,易于实现。展开更多
与传统硅基功率二极管相比,碳化硅肖特基势垒二极管(SiC SBD)可提高开关频率并大幅减小开关损耗,同时有更高的耐压范围。设计并制作了具有场限环结终端和Ti肖特基接触的1.2 kV/30 A SiC SBD器件,研究了该SiC SBD在100~300℃时的反向恢...与传统硅基功率二极管相比,碳化硅肖特基势垒二极管(SiC SBD)可提高开关频率并大幅减小开关损耗,同时有更高的耐压范围。设计并制作了具有场限环结终端和Ti肖特基接触的1.2 kV/30 A SiC SBD器件,研究了该SiC SBD在100~300℃时的反向恢复特性。实验结果表明,温度每上升100℃,SiC SBD反向电压峰值增幅为5%左右,而反向恢复电流与反向恢复时间受温度影响不大;温度每升高50℃,反向恢复损耗功率峰值降低5%。实验结果表明该SiC SBD在高温下能够稳定工作,且具有良好的反向恢复特性,适用于卫星、航空和航天探测、石油以及地热钻井探测等需要大功率、耐高温和高速器件的领域。展开更多
基金The National High Technology Research and Development of China 863 Program(2014AA041402)Scientific Funds for Outstanding Young Scientists of China(51225701)~~
文摘该文报道具有最小比导通电阻的~1.7 k V 4H-SiC结势垒肖特基二极管。首先通过数值仿真对结势垒肖特基(junction barrier Schottky,JBS)二极管的有源区和终端结构进行了优化设计。实验结果验证了场限环(floating guard ring,FGR)终端的优化设计结构具有较强的鲁棒性,能够抵抗工艺中环间距的变化以及钝化层中寄生电荷的影响。实验制作的4H-SiC结势垒肖特基二极管实现了2.5 mΩ·cm2的最小比导通电阻值,接近于理论值(2.4 mΩ·cm2),并且具有优秀的反向阻断特性,获得了最高1.75 k V的阻断电压(达到了95%的理论值)和83%的器件良率,从而实现了SiC JBS二极管品质因数的最高记录(U22B/Ron_sp=1 225 MW/cm)。
文摘为使3300 V及以上电压等级绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的工作结温达到150℃以上,设计了一种具有高结终端效率、结构简单且工艺可实现的线性变窄场限环(LNFLR)终端结构。采用TCAD软件对这种终端结构的击穿电压、电场分布和击穿电流等进行了仿真,调整环宽、环间距及线性变窄的公差值等结构参数以获得最优的电场分布,重点对比了高环掺杂浓度和低环掺杂浓度两种情况下LNFLR终端的阻断特性。仿真结果表明,低环掺杂浓度的LNFLR终端具有更高的击穿电压。进一步通过折中击穿电压和终端宽度,采用LNFLR终端的3300 V IGBT器件可以实现4500 V以上的终端耐压,而终端宽度只有700μm,相对于标准的场限环场板(FLRFP)终端缩小了50%。
文摘基于垂直双扩散金属氧化物(VDMOS)场效应晶体管终端场限环(FLR)与场板(FP)理论,在场限环上依次添加金属场板与多晶硅场板,并通过软件仿真对其进行参数优化,最终实现了一款700 V VDMOS终端结构的优化设计。对比场限环终端结构,金属场板与多晶硅复合场板的终端结构,能够更加有效地降低表面电场峰值,增强环间耐压能力,从而减少场限环个数并增大终端击穿电压。终端有效长度仅为145μm,击穿电压能够达到855.0 V,表面电场最大值为2.0×105V/cm,且分布比较均匀,终端稳定性和可靠性高。此外,没有增加额外掩膜和其他工艺步骤,工艺兼容性好,易于实现。
文摘与传统硅基功率二极管相比,碳化硅肖特基势垒二极管(SiC SBD)可提高开关频率并大幅减小开关损耗,同时有更高的耐压范围。设计并制作了具有场限环结终端和Ti肖特基接触的1.2 kV/30 A SiC SBD器件,研究了该SiC SBD在100~300℃时的反向恢复特性。实验结果表明,温度每上升100℃,SiC SBD反向电压峰值增幅为5%左右,而反向恢复电流与反向恢复时间受温度影响不大;温度每升高50℃,反向恢复损耗功率峰值降低5%。实验结果表明该SiC SBD在高温下能够稳定工作,且具有良好的反向恢复特性,适用于卫星、航空和航天探测、石油以及地热钻井探测等需要大功率、耐高温和高速器件的领域。
