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                                    改進JBS結構以降低泄漏電流和提高浪涌電流能力

                                    發布時間:2021-09-01 來源:東芝 責任編輯:wenwei

                                    【導讀】肖特基二極管(SBD)具有反向恢復時間(trr)短、正向電壓(VF)低等優點,但也存在泄漏電流大等缺點。東芝的SiC SBD使用改進的結構克服了這個缺點。
                                     
                                    JBS結構降低泄漏電流(IR
                                     
                                    SBD是由半導體與金屬的接合形成的。由于半導體和金屬之間的勢壘不同,它起著二極管的作用。由于半導體-金屬界面上的分子結構可能是不連續的,因此可能會出現表面不規則、晶體缺陷或其它異?,F象。當強電場作用于含有這些缺陷的半導體-金屬界面時,會有所謂的泄漏電流(IR)流動。
                                    在具有傳統結構的SBD中,耗盡區延伸到半導體側(如下所示),導致電荷(或電子)產生的電場在半導體-金屬界面處最強。
                                     
                                    相反,在JBS二極管中,耗盡區延伸于部分埋在半導體表面下的p和n-區之間。當反向偏壓增大時,p型耗盡區相互穿插,最大電場位置直接移動到p區下面。這會減少可能存在缺陷的表面上的電場,從而減少泄漏電流。
                                     
                                    改進JBS結構以降低泄漏電流和提高浪涌電流能力
                                    傳統結構的SBD
                                     
                                    改進JBS結構以降低泄漏電流和提高浪涌電流能力
                                    JBS SBD
                                     
                                    集成PiN肖特基(MPS)結構提高浪涌電流能力
                                     
                                    當傳統的SBD正向偏置時,電流流過以下路徑:金屬 → 肖特基勢壘 → Si (n-) → Si(n+)。由于摻雜濃度較低,Si(n-)層電阻較大。因此,此SBD的IF-VF曲線如下所示。
                                     
                                    SiC SBD的應用包括PFC電路,PFC電路必須保證在大電流下工作,因為它們在電源接通和負載變化時都會瞬間暴露在大電流條件下。在這種情況下,具有如下所示的IF-VF曲線的SBD可能發生過熱現象。
                                     
                                    改進JBS結構以降低泄漏電流和提高浪涌電流能力
                                    通過傳統SBD的電流
                                     
                                    改進JBS結構以降低泄漏電流和提高浪涌電流能力
                                    傳統SBD的IF-VF曲線
                                     
                                    為了解決這個問題,東芝開發了一種新的SBD,它采用改進的JBS結構,其中包含了集成PiN-肖特基(MPS)結構的概念。MPS結構是其p+區埋在SBD的n-區中,如下所示。在東芝的設計中,JBS結構的部分p層(圖中陰影部分)被放大,這部分的雜質濃度增加。p+區和n-區形成一個pn結二極管,在需要大電流(浪涌電流)時打開。這增加了SBD的載流能力,因此即使在大電流下也能降低正向電壓的升高,并增加最大允許浪涌電流值。
                                     
                                    MPS結構的特點是在陽極電極下方的p+–n-–n+結構。
                                     
                                    在低電流下,n-區通常具有高電阻。然而,當SBD正向偏壓時,空穴和電子分別從p區和n區流入n-區,同時保持電中性。在這個時候,空穴和電子都存在于高濃度的n-區內。因此,n-區將作為高摻雜濃度區域,特別是在高電流下,表現出非常低的電阻(傳導性調制)。因此,該SBD具有如下所示的IF-VF曲線,在高電流區域具有低VF。
                                     
                                    改進JBS結構以降低泄漏電流和提高浪涌電流能力
                                     
                                    文章轉載自:東芝
                                     
                                     
                                    免責聲明:本文為轉載文章,轉載此文目的在于傳遞更多信息,版權歸原作者所有。本文所用視頻、圖片、文字如涉及作品版權問題,請聯系小編進行處理。
                                     
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