SBD de alto voltaje de SiC
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SBD de alto voltaje de SiC
Debido a que la altura de la barrera y el campo eléctrico crítico del Si y GaAs son menores que los de los semiconductores de banda ancha, el voltaje de ruptura y la corriente de fuga inversa del SBD hecho de Si y GaAs son menores y mayores. El material de carburo de silicio (SIC) tiene una banda prohibida ancha (2,2ev-3.2ev), un campo eléctrico de ruptura crítico alto (2V/cm-4 × 106v/cm), una alta velocidad de saturación (2 × 107 cm/s), una alta conductividad térmica de 4,9 w/(cm · K), una fuerte resistencia a la corrosión química, una alta dureza y un proceso de preparación y fabricación de materiales relativamente maduro. Es un nuevo material ideal para fabricar SBD con alta resistencia de voltaje, baja caída de voltaje directo y alta velocidad de conmutación.
En 1999, la Universidad Purdue de los Estados Unidos desarrolló un SBD de potencia de SiC de 4,9 kv en el proyecto Muri financiado por la Armada de los Estados Unidos, que logró un avance fundamental en la resistencia de voltaje del SBD. La caída de tensión directa y la corriente de fuga inversa del SBD afectan directamente la pérdida de energía. del rectificador SBD y la eficiencia del sistema. Es contradictorio que un voltaje directo bajo requiera una altura de barrera Schottky baja y un voltaje de ruptura inverso alto requiera una altura de barrera lo más alta posible. Por lo tanto, la elección del metal de barrera es muy importante porque debe considerarse como un compromiso. Ni y Ti son metales de barrera Schottky ideales para SiC tipo n. Debido a que la altura de la barrera de Ni/SiC es mayor que la de Ti/SiC, el primero tiene una corriente de fuga inversa más baja y el segundo tiene una caída de tensión directa más pequeña. Para obtener sicsbd con voltaje directo bajo y corriente de fuga inversa, es factible el diseño de sicsbd con contacto de Ni y contacto de Ti y estructura de ranura bimetálica (DMT) de barrera alta/baja. Con esta estructura, la corriente de fuga inversa de sicsbd es 75 veces menor que la del rectificador plano Ti Schottky con polarización inversa de 300 V, y la corriente de fuga directa es similar a la de nisbd. Usando 6h sicsbd con anillo protector, el voltaje de ruptura es de hasta 550V.
Según los informes, cmzetterling et al. Se epitaxó una capa tipo n de 1 0 μ m sobre un sustrato de SiC de 6 h y luego se formó una serie de tiras P + paralelas mediante implantación de iones. El metal de barrera superior es ti. Esta estructura es similar a la del dispositivo Schottky de barrera de unión (JBS) en la Figura 2. Las características directas son las mismas que las de la barrera Ti Schottky, y la corriente de fuga inversa está entre PN y la barrera Ti Schottky. La densidad de resistencia en estado encendido es 20 m Ω · cm2, el voltaje de bloqueo es de 1,1 kV y la densidad de corriente de fuga es de 10 μ A/cm2 con polarización inversa de 200 V. Además, R. rayhunathon informó los resultados del desarrollo de 4H? ¿Sicsbd y 6h? Sicsbd. El voltaje de ruptura inversa de 4h-sicsbd y 6h-sicsbd tipo p con Ti como barrera metálica es de 600 V y 540 V respectivamente, y la densidad de corriente de fuga con polarización inversa de 100 V es inferior a 0,1 μ A/cm2 (25 grados).
El SiC es un material ideal para fabricar dispositivos semiconductores de potencia. El 4 de mayo de 2000, Cree de Estados Unidos y Kansai Electric Power Company de Japón anunciaron conjuntamente el desarrollo exitoso de diodos de potencia de SiC de 12,3 kv, con una caída de tensión directa de VF de 4,9 v a una densidad de corriente de 100 A/cm2. Esto muestra plenamente el gran poder del material SiC para fabricar diodos de potencia.
En SBD, los dispositivos con estructura SiC y JBS tienen un gran potencial de desarrollo. En el campo de los diodos de potencia de alto voltaje, SBD definitivamente ocupará un lugar.