温州碳化硅肖特基二极管供应商

国内的SiC功率器件研究方面因为受到 SiC 单晶材料和外延设备的限制起步比较晚，但是却紧紧跟踪国外碳化硅器件的发展形势。国家十分重视碳化硅材料及其器件的研究， 在国家的大力支持下经已经初步形成了研究 SiC 晶体生长、SiC器件设计和制造的队伍。电子科技大学致力于器件结构设计方面，在新结构、器件结终端和器件击穿机理方面做了很多的工作，并且提出宽禁带半导体器件优值理论和宽禁带半导体功率双极型晶体管特性理论。

功率二极管是功率半导体器件的重要组成部分，主要包括 PiN 二极管，肖特基势垒二极管和结势垒控制肖特基二极管。本章主要介绍了肖特基势垒的形成及其主要电流输运机理。并详细介绍了肖特基二极管和结势垒控制肖特基二极管的电学特性及其工作原理，为后两章对 4H-SiC JBS 器件电学特性的仿真研究奠定了理论基础。

金属与 N 型 4H-SiC 半导体体内含有大量的导电载流子。金属与 4H-SiC 半导体材料的接触仅有原子大小的数量级间距时，4H-SiC 半导体的费米能级大于金属的费米能级。此时 N 型 4H-SiC 半导体内部的电子浓度大于金属内部的电子浓度，两者接触后，导电载流子会从 N 型 4H-SiC 半导体迁移到金属内部，从而使 4H-SiC 带正电荷，而金属带负电荷。电子从 4H-SiC 向金属迁移，在金属与 4H-SiC 半导体的界面处形成空间电荷区和自建电场，并且耗尽区只落在 N 型 4H-SiC 半导体一侧，在此范围内的电阻较大，一般称作“阻挡层”。自建电场方向由 N 型 4H-SiC 内部指向金属，因为热电子发射引起的自建场增大，导致载流子的扩散运动与反向的漂移运动达到一个静态平衡，在金属与4H-SiC 交界面处形成一个表面势垒，称作肖特基势垒。4H-SiC 肖特基二极管就是依据这种原理制成的。

金属与半导体接触时，载流子流经肖特基势垒形成的电流主要有四种输运途径。这四种输运方式为：

1、N 型 4H-SiC 半导体导带中的载流子电子越过势垒顶部热发射到金属；

2、N 型 4H-SiC 半导体导带中的载流子电子以量子力学隧穿效应进入金属；

3、空间电荷区中空穴和电子的复合；

4、4H-SiC 半导体与金属由于空穴注入效应导致的的中性区复合。

产生二次击穿的原因主要是半导体材料的晶格缺陷和管内结面不均匀等引起的。二次击穿的产生过程是：半导体结面上一些薄弱点电流密度的增加，导致这些薄弱点上的温度增加引起这些薄弱点上的电流密度越来越大，温度也越来越高，如此恶性循环引起过热点半导体材料的晶体熔化。此时在两电极之间形成较低阻的电流通道，电流密度骤增，导致肖特基二极管还未达到击穿电压值就已经损坏。因此二次击穿是不可逆的，是破坏性的。流经二极管的平均电流并未达到二次击穿的击穿电压值，但是功率二极管还是会产生二次击穿。

碳化硅具有载流子饱和速度高和热导率大的特点，应用开关频率可达到1MHz，在高频应用中优势明显，其中碳化硅肖特基二极管（SiC JBS）耐压可以达到6000V以上。相对应的，硅材料的禁带宽度较低，在较低的温度下硅器件本征载流子浓度较高，而高的漏电流会造成热击穿，这限制了器件在高温环境和大功率耗散条件下工作。

碳化硅肖特基二极管的开启导通电压比硅快速恢复二极管较低，如果要降低VF值，需要减薄肖特基势垒的高度，但这会使器件反向偏压时的漏电流增大。碳化硅肖特基二极管的温度特性与硅快速恢复二极管不同，当温度升高时导通阻抗会增加，VF值也上升，这样器件发热不易发生热失控，更适合并联使用。

肖特基二极管，又称热载流子二极管，通过金属和半导体接触(肖特基接触)形成肖特基势垒，实现整流。与普通PN结二极管相比，肖特基二极管的反向恢复惯性非常低。因此，肖特基二极管适用于高频整流或高速开关。

特点是：




（1）碳化硅单载流子器件漂移区薄，开态电阻小。比硅器件小100-300倍。由于有小的导通电阻，碳化硅功率器件的正向损耗小；

（2）碳化硅功率器件由于具有高的击穿电场而具有高的击穿电压。例如，商用的硅肖特基的电压小于300V，而个商用的碳化硅肖特基二极管的击穿电压已达到600V；

（3）碳化硅有较高的热导率；

（4）碳化硅器件可在较高温度下工作，而硅器件的大工作温度仅为150ºC；

（5）碳化硅具有很高的抗辐照能力；

（6）碳化硅功率器件的正反向特性随温度和时间的变化很小，可靠性好；

（7）碳化硅器件具有很好的反向恢复特性，反向恢复电流小，开关损耗小；

（8）碳化硅器件可减少功率器件体积和降低电路损耗。