SBD SiC ad alta tensione

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SBD SiC ad alta tensione

Poiché l'altezza della barriera e il campo elettrico critico di Si e GaAs sono inferiori a quelli dei semiconduttori a banda larga, la tensione di rottura e la corrente di dispersione inversa degli SBD costituiti da Si e GaAs sono inferiori e maggiori. Il materiale in carburo di silicio (SIC) ha un ampio intervallo di banda (2,2ev-3,2ev), un campo elettrico di rottura critico elevato (2V / cm-4 × 106v / cm), un'elevata velocità di saturazione (2 × 107 cm / s), un'elevata conduttività termica di 4,9 w / (cm · K), una forte resistenza alla corrosione chimica, un'elevata durezza e un processo di preparazione e produzione del materiale relativamente maturo. È un nuovo materiale ideale per realizzare SBD con resistenza ad alta tensione, bassa caduta di tensione diretta ed elevata velocità di commutazione.

Nel 1999, la Purdue University degli Stati Uniti ha sviluppato l'SBD di potenza SiC da 4,9 kv nel progetto Muri finanziato dalla Marina degli Stati Uniti, che ha apportato una svolta fondamentale alla resistenza alla tensione SBD. La caduta di tensione diretta e la corrente di dispersione inversa dell'SBD influiscono direttamente sulla perdita di potenza del raddrizzatore SBD e dell’efficienza del sistema. È contraddittorio che una bassa tensione diretta richieda una bassa altezza della barriera Schottky e un'elevata tensione di rottura inversa richieda la massima altezza della barriera possibile. Pertanto la scelta del metallo barriera è molto importante perché deve essere considerata come un compromesso. Ni e Ti sono metalli barriera Schottky ideali per SiC di tipo n. Poiché l'altezza della barriera di Ni/SiC è maggiore di quella di Ti/SiC, il primo ha una corrente di dispersione inversa inferiore e il secondo ha una caduta di tensione diretta inferiore. Per ottenere sicsbd con bassa tensione diretta e corrente di dispersione inversa, è fattibile la progettazione di sicsbd con contatto Ni e contatto Ti e struttura con scanalatura bimetallica (DMT) ad alta/bassa barriera. Con questa struttura, la corrente di dispersione inversa di sicsbd è 75 volte inferiore a quella del raddrizzatore Ti Schottky planare con polarizzazione inversa di 300 V e la corrente di dispersione diretta è simile a quella di nisbd. Utilizzando 6h sicsbd con anello protettivo, la tensione di rottura arriva fino a 550 V.

Secondo i rapporti, cmzetterling et al. Strato di tipo n epitaxato da 10 μ m su substrato SiC da 6 ore, quindi formato una serie di strisce P + parallele mediante impiantazione ionica. Il metallo della barriera superiore è il ti. Questa struttura è simile a quella del dispositivo Schottky con barriera di giunzione (JBS) nella Figura 2. Le caratteristiche dirette sono le stesse della barriera Ti Schottky e la corrente di dispersione inversa è tra PN e la barriera Ti Schottky. La densità di resistenza allo stato attivo è 20 m Ω· cm2, la tensione di blocco è 1,1 kV e la densità della corrente di dispersione è 10 μ A/cm2 con polarizzazione inversa di 200 V. Inoltre, R. rayhunathon ha riportato i risultati dello sviluppo del tipo p 4H? Sicsbd e 6h? Sicsbd. La tensione di rottura inversa dei modelli 4h-sicsbd e 6h-sicsbd di tipo p con Ti come barriera metallica è rispettivamente di 600 V e 540 V e la densità della corrente di dispersione con polarizzazione inversa di 100 V è inferiore a 0,1 μ A/cm2 (25 gradi).

Il SiC è un materiale ideale per realizzare dispositivi a semiconduttore di potenza. Il 4 maggio 2000, Cree degli Stati Uniti e Kansai Electric Power Company del Giappone hanno annunciato congiuntamente lo sviluppo di successo di diodi di potenza SiC da 12,3 kv, con una caduta di tensione diretta di VF di 4,9 v con una densità di corrente di 100 A/cm2. Ciò dimostra pienamente la grande potenza del materiale SiC per realizzare diodi di potenza.

In SBD, i dispositivi con struttura SiC e JBS hanno un grande potenziale di sviluppo. Nel campo dei diodi di potenza ad alta tensione, l'SBD occuperà sicuramente un posto.