SiC肖特基功率二极管在Boost功率因数校正器应用中的性能评估

实验评估了600V,4A碳化硅(SiC)肖特基二极管(英飞凌,SDP04S06)的性能。作为一种重点的应用,作者考虑选用一种300W,按平均电流模式控制的Boost功率因数校正器(PFC)。作者测量了采用该型号SiC肖特基二极管和采用两种超快、软恢复的硅功率二极管(RURD460和目前正被列入的STTH5R06D)制成的整机的效率、开关损耗、二极管损耗和电磁干扰(EMI)等特性。本文比较了这些结果,特别是定量地考察了SiC二极管提供的恢复电流的减小对该变换器行为的这些关键参数的影响。基于试验结果,本文表明在功率因数校正器设计中, 采用SiC二极管只是在高开关频率时才是合算的。

SiC肖特基二极管在大功率PFC中的应用

有源功率因数校正(Active Power Factor Correction,简称APFC)是大功率电源应用的一项关键技术。分析了Boost PFC电路中半导体器件的开关损耗以及SiC肖特基二极管的工作特性。SiC肖特基二极管可以有效降低开关损耗,并有助于大功率APFC电路实现高频率应用。在一台3.6kW的样机上,利用SiC肖特基二极管实现了150kHz的开关工作频率。

宽禁带SiC肖特基势垒二极管的研制

采用微电子平面工艺 ,高真空电子束蒸发金属Ni作肖特基接触 ,多层金属Ni、Ti、Ag合金作欧姆接触 ,SiO2 绝缘环隔离减小高压电场集边效应等技术 ,制作出Ni/4H SiC肖特基势垒二极管 (SBD) .该器件在室温下反向击穿电压大于 450V ,对应漏电流为 6× 1 0 -6 A .并对实验结果进行分析模拟 ,理想因子为 1 .73 ,肖特基势垒高度为 1 .2 5V ,实验表明 ,该器件具有较好的正向整流特性和较小的反向漏电流 .

Pt/6H-SiC肖特基势垒二极管特性分析

采用直流磁控溅射法、Pt作肖特基接触的工艺,制作了N型6H-SiC肖特基势垒二极管,对肖特基势垒二极管的电学特性及温度特性进行了研究。实验结果表明,该器件具有很好的整流特性,反向电流小、击穿电压高,且在高温下器件波动很小,能够稳定地工作,适合于在高温(600°C)等恶劣环境下长期可靠地工作。

3300V碳化硅肖特基二极管及混合功率模块研制

基于数值仿真结果,采用结势垒肖特基(JBS)结构和多重场限环终端结构实现了3 300 V/50 A 4H-Si C肖特基二极管(SBD),所用4H-Si C外延材料厚度为35μm、n型掺杂浓度为2×1015cm-3。二极管芯片面积为49 mm2,正向电压2.2 V下电流达到50 A,比导通电阻13.7 mΩ·cm2;反偏条件下器件的雪崩击穿电压为4 600 V。基于这种3 300 V/50 A 4H-Si C肖特基二极管,研制出3 300 V/600 A混合功率模块,该模块包含24只3 300 V/50 A Si IGBT与12只3 300 V/50 A 4H-Si C肖特基二极管,Si C肖特基二极管为模块的续流二极管。模块的动态测试结果为:反向恢复峰值电流为33.75 A,反向恢复电荷为0.807μC,反向恢复时间为41 ns。与传统的Si基IGBT模块相比,该混合功率模块显著降低了器件开关过程中的能量损耗。

功率肖特基二极管的优化设计

本文由描述功率肖特基势垒二极管电学特性的基本方程出发,结合对典型整流电路效率、器件正向压降、反向耐压及温度特性等参数的数值分析,给出器件设计折衷优化的理论依据.

基于肖特基势垒二极管整流的功率指示计设计

设计了一种适用于低中频接收机的功率指示计。采用肖特基势垒二极管作为整流器件,降低了电路设计的复杂度,减小了系统功耗;功率指示计中的限幅放大器采用交流耦合的方式,消除了输入直流失调的影响,降低了设计难度。电路基于0.18μm CMOS工艺进行设计,测试结果表明,设计的功率指示计针对-50~0dBm的10 MHz中频信号可以产生0.25~1.65V的直流电压,线性误差小于±1dB,在1.8V电源电压下,整体功耗仅为1.4mW。

重离子辐照导致的SiC肖特基势垒二极管损伤机理

基于高能Ta离子辐照研究了SiC肖特基势垒二极管的失效模式和机理,实验表明辐照过程中的反向偏置电压是影响SiC肖特基势垒二极管器件失效的关键因素.当器件反向偏置在400 V时,重离子会导致器件的单粒子烧毁,辐照后的器件出现了因SiC材料熔融形成的“孔洞”;当器件反向偏置在250-300 V时,器件失效表现为关态漏电流随着离子注量增加而增加,且器件的偏压越高,重离子导致的漏电增加率也越高.对于发生漏电增加的器件,基于显微分析技术发现了分布在整个有源区内重离子导致的漏电通道.TCAD仿真结果表明,重离子入射会导致器件内部的晶格温度上升,且最大晶格温度随着偏置电压的增加而增加.当偏置电压足够大时,器件内部的局部晶格温度达到了SiC材料的熔点,最终导致单粒子烧毁;当偏置电压较低时,重离子入射导致的晶格温度增加低于SiC材料的熔点,因此不会造成烧毁.但由于器件内部最大的晶格温度集中在肖特基结附近,且肖特基金属的熔点要远低于SiC材料,因此这可能导致肖特基结的局部损伤,最终产生漏电通路.

功率肖特基势垒整流二极管性能及工艺特点

功率肖特基势垒整流二极管具有许多优越的性能，在工艺制做中也有其一定的特殊性。本文就该类产品的主要技术性能及其工艺制做特点进行了概述。

具有场限环终端的6500 V 4H-SiC结势垒肖特基二极管的研制

阐述了6 500 V4H-SiC结势垒肖特基(JBS)二极管的设计、仿真和制备过程,并对流片结果进行了测试,分析了测试结果与仿真结果差异的原因。通过仿真对比分析了漂移区厚度、掺杂浓度、有源区p+区和场限环终端参数对器件电学特性的影响,数值模拟优化了器件元胞和终端结构的漂移区、有源区和场限环的结构参数。根据模拟结果,4H-SiC漂移区掺杂浓度为1.08×10^15 cm^-3、厚度为60μm,采用经过优化的70个场限环终端结构,通过完整的工艺流程,完成6 500 V4H-SiC JBS的制备。测试结果显示,室温下当6 500 V4H-SiC JBS正向导通电流密度达到3.53×10^5 A/m^2时,正向压降为4 V,器件的反向击穿电压约为8 000 V。

4H-SiC肖特基势垒二极管结终端刻蚀技术研究

碳化硅(SiC)材料在高温、高压、大功率等器件领域有着广阔的应用前景。结终端技术(junction terminal technology,JTT)直接影响着高压SiC肖特基势垒二极管(Schottky barrier diodes,SBD)的耐压性能,而刻蚀技术又是制备结终端结构的关键技术。研究通过使用SF_6/O_2/Ar、BCl_3/Cl_2/Ar、CF_4/O_2/Ar等不同刻蚀气体体系对SiC材料进行刻蚀,经过一系列的技术优化,最终开发出硬掩蔽倾斜结合CF_4/O_2/Ar气体干法刻蚀SiC的结终端技术。该技术在改善SiC肖特基势垒二极管击穿电压方面有着积极的作用。

SiC肖特基势垒二极管在PFC电路中的应用

介绍了一种SiC肖特基势垒二极管在PFC电路上的应用。利用新型材料———SiC作成的二极管具有高工作温度、高耐压、正温度系数,反向特性好的特点,降低了自身及其MOSFET的开通损耗,最直接的效果就是效率升高,同时也使EMC的效果得以改善,而且二极管可以并联使用。

低VF SiC肖特基势垒二极管

罗姆公司面向太阳能发电功率调节器、工业设备、服务器和空调等的电源电路，开发出实现业超小正向电压（VF=1．35V）的第二代SiC肖特基势垒二极管“SCS210AG／AM”（600V／10A）。与传统产品相比，

功率肖特基势垒整流二极管科技成果及产业化发展

功率肖特基势垒整流二极管属新型电子元器件 ,具有高速和大电流低正向压降等特点 ,将科技成果转化为产业化大规模生产 。

第五代thinQ!SiC：肖特基势垒二极管

英飞凌近日宣布推出第五代650VthinQ!SiC肖特基势垒二极管。新一代产品相对于英飞凌以往各代thinQ!产品，PFC升压级在所有负载条件下的效率都得到了进一步的提升。英飞凌第五代产品的目标应用是高端服务器和电信SMPS（开关模式电源）、PC银盒和照明应用等。

具有超低VF与高抗浪涌电流的SiC肖特基势垒二极管

ROHM第三代SiC肖特基势垒二极管（以下称“SiC-SBD”）“SCS3系列”采用新结构，不仅继承了量产中的第二代SiC—SBD所实现的低正向电压特性，同时还确保了高抗浪涌电流特性。因此，还可用于服务器和高端计算机等的电源PFC电路，非常有助于提高应用的效率。

英飞凌成功推出第五代thinQ!TMSiC肖特基势垒二极管

英飞凌近日宣布推出第五代650V thinQ!TMSiC肖特基势垒二极管,壮大其SiC（碳化硅）产品阵容。英飞凌荣获专利的扩散焊接工艺早已应用于第三代产品,如今又成功地与更紧凑的全新设计和最新的薄晶圆技术有机结合在一起,改进了热特性,并使一个优值系数（QcxVf）与英飞凌前代SiC二极管相比降低了大约30%。

低损耗碳化硅（SiC）肖特基势垒二极管

肖特基势垒二极管（SBD）RJS6005TDPP采用了碳化硅材料，适用于空调、通信基站和太阳能阵列等大功率电子系统。与瑞萨采用传统硅（Si）的现有功率器件相比，该器件功耗大约降低了40％。

一种超结高压肖特基势垒二极管

改善反向击穿电压和正向导通电阻之间的矛盾关系一直以来都是功率半导体器件的研究热点之一。介绍了一种超结肖特基势垒二极管(SJ-SBD),将p柱和n柱交替构成的超结结构引入肖特基势垒二极管中作为耐压层,在保证正向导通电阻足够低的同时提高了器件的反向耐压。在工艺上通过4次n型外延和4次选择性p型掺杂实现了超结结构。基于相同的外延层厚度和相同的外延层杂质浓度分别设计和实现了常规SBD和SJ-SBD,测试得到常规SBD的最高反向击穿电压为110 V,SJ-SBD的最高反向击穿电压为229 V。实验结果表明,以超结结构作为SBD的耐压层能保证正向压降等参数不变的同时有效提高击穿电压,且当n柱和p柱中的电荷量相等时SJ-SBD的反向击穿电压最高。