基于电荷耦合效应的超级结JBS二极管的仿真分析

为提升现代单极型功率二极管的性能,进一步突破“硅极限”,通过加大传统JBS二极管中P+区结深,引入超级结结构以减薄芯片厚度,缓解传统单极型器件通态压降与反向阻断电压之间的矛盾,提高单位面积器件的导通电流密度。使用数值方法分析了超级结JBS二极管中P柱区浓度、N柱区宽度和N柱区浓度对正向导通特性以及反向阻断特性的影响,应用电场耦合效应理论分析了超级结JBS二极管的正向导通和反向阻断机理,设计了一款300 V的超级结JBS二极管。

耐辐射甲基杆菌JB18对菊苣幼苗生长及抗性的影响

为探究铅镉抗性菌株JB18对菊苣(Cichorium intybus L)幼苗的影响,在不同铅镉复合浓度胁迫土壤中种植菊苣。将菌株JB18接种到菊苣根部周围,测定菊苣幼苗部分生长指标、光合作用参数、抗氧化酶活性、蔗糖含量、蔗糖代谢酶的活性及基因表达量。结果表明:接种菌株JB18后,提高了菊苣幼苗含水量、抗坏血酸含量、叶绿素含量、胞间CO_(2)浓度、蒸腾速率、净光合速率、过氧化物酶和超氧化物歧化酶活性,显著减少菊苣内丙二醛及铅镉含量。蔗糖合酶、蔗糖磷酸合酶、蔗糖转化酶活性显著提升,菌株JB18促进了叶片中蔗糖积累。RT-qPCR结果显示,受Pb-Cd胁迫并接种JB18的菊苣幼苗中SS和SPS基因的相对表达量与对照组相比,分别上调2.1倍和5.6倍。因此,菌株JB18能够提高受铅镉复合胁迫下菊苣幼苗植株光合作用速率和抗氧化能力,上调蔗糖代谢相关基因的表达,促进蔗糖的积累,提高菊苣幼苗的铅镉抗性。

半超结JBS反向恢复软度特性研究

为提高常见开关器件JBS二极管的软度特性,减小其自身电压尖峰、射频干扰和电磁干扰的发生,对JBS器件P^(+)区结深进行优化调整,利用Silvaco软件对器件关断过程、反向恢复等影响进行仿真研究。在仿真中构建半超结JBS二极管结构模型,利用器件-电路混合仿真调用此结构模型并改变P^(+)区结深参数,得到不同P^(+)区结深的反向恢复特性曲线,并以此为依据分析半超结JBS二极管中P^(+)区结深对反向恢复软度特性的影响。通过仿真研究,以半超结JBS二极管有效缓解传统JBS反向恢复时间长和超级结JBS二极管反向恢复硬度大的矛盾。

多场环结构对GaN基JBS击穿电压和正向工作电流的影响

通过TCAD仿真模拟计算,系统地研究了不同结构参数对GaN基结势垒肖特基二极管(Junction Barrier Schottky Diode)电学特性的影响。JBS二极管在肖特基接触下方以若干个p型场环取代N--GaN漂移区,通过电荷耦合效应降低肖特基接触位置的电场强度,减弱镜像力的影响以达到减小反向漏电和提高击穿电压的效果。研究表明,P-GaN场环的厚度、掺杂浓度及场环的间隔均对器件的反向击穿电压有明显影响。例如,采用适当厚度的场环可以显著降低反偏状态下肖特基接触位置下方的电场强度,同时不会产生过大的pn结漏电,最优厚度300 nm的场环可以实现1 120 V的击穿电压。同时,由于阳极金属分别与N--GaN和P-GaN形成肖特基接触和欧姆接触,JBS二极管可以实现低开启电压。当pn开启后,P-GaN内空穴注入漂移区产生电导调制效应,有助于提高正向电流密度。

650V50A SiC JBS的设计分析

阐述650 V/50 A SiC JBS结构二极管的设计与测试。通过优化有源区元胞设计、结终端设计、离子注入工艺,器件反向耐压VR达到873V,器件具有良好高温特性,正向导通压降VF为1.39 V(@IF=50A),器件结电容Cj为286pF,经过240h高温反偏(HTRB)试验,器件性能未退化。

耐250°C高温的1200V-5A 4H-SiC JBS二极管

采用碳化硅外延和器件工艺制造了碳化硅结势垒肖特基(JBS)二极管,耐压达到1200V,封装的器件电流室温达到5A(正向压降2.1V)。通过在不同工作温度下对比测试显示了直流特性随工作温度的变化情况,并验证至少在250°C下依旧能正常工作。研制的1 200 V碳化硅JBS二极管和IXYS公司的600V硅快恢复二极管(Fastrecovery diode)进行了对比:室温动态开关测试中,碳化硅二极管的反向恢复能耗比硅二极管节省92%。这是国内首次报道的250°C高温下正常工作的碳化硅JBS二极管。

4H-SiC SBD和JBS退火研究

在4H-SiC外延材料上制备了SBD和JBS器件,研究并分析了退火温度对这两种器件正反向特性的影响。结果表明,低于350℃退火可同时提高SBD和JBS的正反向特性。当退火温度高于350℃时,二者的正向特性都出现退化,SBD退化较JBS更为严重。JBS阻断电压随退火温度升高而增大,在退火温度高于450℃时增加趋势变缓。SBD阻断电压随退火温度升高先升后降,在500℃退火时达到一个最大值。可见一定程度的退火有助于提高4H-SiCSBD和JBS器件的正反向特性,但须考虑其对正反向特性的不同影响。综合而言,退火优化后JBS优于SBD器件性能。

Si基JBS整流二极管的设计与制备

基于JBS整流二极管理论,详细介绍了一种Si基JBS整流二极管设计方法、制备工艺及测试结果。在传统肖特基二极管(SBD)有源区,利用光刻和固态源扩散工艺形成掺硼的蜂窝状结构,与n型衬底形成pn结,反向偏置时抑制了因电压增加引起的金属-半导体势垒高度降低,减小了漏电流;采用离子注入形成两道场限环的终端结构,有效防止了边缘击穿,提高了反向击穿电压。对制备的器件使用Tektronix 370B可编程特性曲线图示仪进行了I-V特性测试,结果表明本文设计的Si基JBS整流二极管正向压降VF=0.78 V(正向电流IF=5 A时),反向击穿电压可达340 V。

JB 4732—1995附录Ⅰ浮头式换热器管板计算方法探讨

JB 4732—1995附录Ⅰ浮头式换热器管板计算方法未考虑筒体边缘附加弯矩,有待完善。通过对浮头式换热器管板计算方法进行推算,给出了相应的改进计算式,并对JB 4732—1995未计入筒体边缘附加弯矩对b型、c型、d型3种结构管板计算结果的影响进行了讨论分析。结果表明,不计入筒体边缘附加弯矩,在某些工况下可能会导致管板计算结果不够安全,应对JB 4732—1995附录Ⅰ浮头式换热器管板计算方法进行改进。

1200 V/100 A高温大电流4H-SiC JBS器件的研制

基于SiC结势垒肖特基（JBS）二极管工作原理及其电流/电场均衡分布理论,采用高温大电流单芯片设计技术及大尺寸芯片加工技术,研制了1 200 V/100 A高温大电流4H-SiC JBS二极管。该器件采用优化的材料结构、有源区结构和终端结构,有效提高了器件的载流子输运能力。测试结果表明,当正向导通压降为1.60 V时,其正向电流密度达247 A/cm^2（以芯片面积计算）。在测试温度25和200℃时,当正向电流为100 A时,正向导通压降分别为1.64和2.50 V;当反向电压为1 200 V时,反向漏电流分别小于50和200μA。动态特性测试结果表明,器件的反向恢复特性良好。器件均通过100次温度循环、168 h的高温高湿高反偏（H3TRB）和高温反偏可靠性试验,显示出优良的鲁棒性。器件的成品率达70%以上。

6500 V 15 A 4H-SiC JBS二极管的研制

基于有限元仿真的方法对6 500 V15 A4H-SiC肖特基二极管开展了材料结构、有源区结型势垒肖特基（JBS）结构和终端保护结构的优化设计。基于4英寸（1英寸=2.54 cm）n型4H-SiC导电衬底,采用厚度为55μm、杂质浓度为9×1014 cm-3的外延材料、48个宽度为3.0μm浮空场限环实现了一款反向击穿电压大于6 500 V的4H-SiC JBS二极管。电特性测试结果表明,室温下正向电流为15 A时,正向电压为2.9 V,开启电压为1.3 V;150℃下正向电流为15 A时,正向电压为5.2 V,开启电压为1.2 V。

10A/600V大功率硅基JBS肖特基二极管的制备

为了弥补传统肖特基二极管漏电流大和反向耐压低的不足,采用栅条P+-N结和肖特基结嵌套形成结势垒肖特基二极管(JBS),终端结构由7道场限环和1道切断环构成。通过模拟确定最优参数后流片试验,同步制备肖特基二极管(SBD)和Pi N二极管作为对比。结果表明:制备的JBS二极管兼备SBD二极管正偏和Pi N二极管反偏的优点。在漏电流密度小于1×10-5A/cm2时,反向耐压达到600 V;正向电流10 A(80.6 A/cm2)时,导通压降仅为1.1V。

1000V 4H-SiC JBS功率二极管元胞

主要介绍了4H-SiC结势垒肖特基(JBS)功率二极管元胞的设计、仿真和制造,得到了JBS器件有源区相间的p+型岛的宽度和间距等关键参数与器件电学特性的关系,比较了JBS功率二极管与肖特基二极管(SBD)的正向特性和反向漏电流特性。在较大的正向电压下,JBS功率二极管的p型岛的空穴电流可以穿过p型接触区发生空穴注入。与SBD相比,JBS功率二极管能有效降低反向漏电流,提高器件的击穿电压,并减少了对工艺控制精确性的要求。二维器件数值仿真分析和工艺实验结果表明,4H-SiC JBS功率二极管具有1.3 V的正向电压和1 kV的击穿电压。

POP型SiC JBS二极管结构的改进与性能优化

为了进一步提高SiC JBS的反向击穿特性和BFOM值,对POP型SiC JBS结构进行了重要改进。虽然它们都是采用外延的方法在一个较窄的轻掺杂P阱上面再制作一个较宽的重掺杂P区,但是改进的结构在二者的界面附近存在一段等宽区,即P阱的上半部分与重掺杂P区同宽,从而大幅度降低重掺杂P区的边缘电场集中效应以提高击穿电压。通过理论分析与MEDICI软件仿真,深入探讨了这种结构变化对器件性能的影响。结果表明,在不增加额外工艺的情况下,改进的结构可大幅度提高BFOM和击穿电压。

JTE终端结构4H-SiC JBS二极管的击穿特性研究

研究了JTE终端结构4H-SiC JBS二极管的击穿特性。首先,理论模拟了JTE终端横向长度、离子注入剂量和界面电荷对击穿电压的影响。对工艺条件进行优化,制作了JTE终端结构4H-SiC JBS二极管。测试结果表明,器件的正向电压为1.52 V,特征导通电阻为2.12 mΩ·cm^(2),击穿电压为1 650 V。接着,研究器件的变温电流-电压特性发现,正向电流主要为热发射机制,而反向电流与电压、温度有很强的依赖关系。最后进行了高温反偏应力老化测试,结果表明,击穿电压呈下降趋势。

二维电场分布对JBS二极管阻断特性影响的仿真分析

为改善肖特基整流器的阻断特性,将PN结引入到肖特基结构中形成JBS结构,从PN结相关参数入手研究其对JBS整流器阻断特性的影响。利用Silvaco TCAD仿真软件对不同P^+区相对宽度和不同PN结结深的JBS整流器进行仿真分析,主要关注其横向电场分布、肖特基管中心处的纵向电场分布以及每一种情况的阻断特性。仿真结果揭示了肖特基表面电场强度在P^+区到中心处之间的分布规律。通过增加P^+区宽度和PN结结深,实现对肖特基中心最大电场强度的位置调移,从而提高器件的阻断特性。

超级结JBS二极管特性的仿真分析

为实现反向阻断特性和正向导通压降的折衷优化、提高单极型二极管功率,通过增加结型势垒控制肖特基二极管P柱区域结深,在JBS二极管中引入超级结结构。以300V耐压超级结JBS二极管为例分析其工作原理并建立模型,使用Silvaco软件对其反向阻断特性、正向导通特性、反向恢复特性进行仿真。通过仿真得出的反向阻断特性分析超级结结构对二极管器件中二维电场分布的影响,并结合仿真,阐述JBS二极管的结构及工作特色,论证其相比于肖特基二极管、JBS二极管的优势所在,为新型功率二极管的设计提供参考思路。

A 2.7 kV 4H-SiC JBS Diode

4H silicon carbide（4H-SiC） junction barrier Schottky（JBS） diode with breakdown voltage higher than 2.7 kV and active area of 2.8 mm2 has been successfully fabricated.The design,the fabrication,and the electrical characteristics are reported.Numerical simulations have been performed to select the doping level and thickness of the drift layer and the effectiveness of the edge termination technique.The epilayer properties of the N-type are 18μm with a doping of 3.5×1015 cm-3.The diodes are fabricated with a floating guard rings edge termination.The on-state voltage is 2.15 V at Jf=350 A·cm-2.

JBS成立植物蛋白技术中心

全球最大的肉类企业——巴西的JBS公司建立了一个高级食品技术中心,致力于向全球市场供应植物蛋白食品。该中心汇集了消费市场、科学、技术和美食方面的专业人才,旨在成为全球植物蛋白市场的开拓者。通过采用生物化学与分子生物学技术,该中心将天然成分添加到植物蛋白的发酵过程中,从而使植物蛋白产品能够产生与肉类产品相同的口感和风味。