SiC-SBD的特征是什么與Si二極管相比有什么不同

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2024-04-14 01:01:06 747

SiC肖特基勢壘二極管和Si肖特基勢壘二極管

我們先從SiC肖特基勢壘二極管（以下簡稱為"SBD"）的結構開始介紹。如下圖所示，為了形成肖特基勢壘，將半導體SiC與金屬相接合（肖特基結）。這種結構與Si肖特基勢壘二極管基本相同，其重要特征是具備高速特性。

SiC-SBD的特點是不僅具有優異的高速性，同時實現了高耐壓。提高Si-SBD的耐壓只需增厚圖中的n-型層、降低載流子濃度，但這會導致阻值上升和VF增高等損耗問題，無法實際應用。因此，Si-SBD的耐壓200V已經是極限。而SiC擁有超過硅10倍的絕緣擊穿場強，因此不僅保持實際應用特性，還能耐受高壓。

SiC-SBD和Si-PN結二極管

針對SBD以上的高耐壓問題，我們可以使用PN結二極管（稱為"PND"）來應對。下圖展示了Si-PN二極管的結構。SBD是僅電子移動，電流流動，而PN結二極管則通過電子和空穴（孔）使電流流動。通過在n-層積蓄少數載流子的空穴，使阻值下降，從而同時實現高耐壓和低阻值，但關斷速度會變慢。

盡管快速恢復二極管（FRD）利用PN結二極管提高了速度，但其反向恢復時間（trr）等性能不如SBD。因此，提高高耐壓Si PN結二極管的trr損耗是當前研究的重要課題之一。同時，開關電源無法適應高速開關頻率也是需要解決的問題之一。

右上圖表示Si的SBD、PND、FRD和SiC-SBD耐壓的覆蓋范圍。可以看出SiC-SBD基本覆蓋了PND/FRD的耐壓范圍。SiC-SBD可同時實現高速性和高耐壓，與PND/FRD相比Err（恢復損耗）顯著降低，開關頻率也可提高，因此可使用小型變壓器和電容器，有助于設備小型化。

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