【導讀】自從寬帶隙材料被引入各種製造技術以來，通過使用MOSFET、晶閘管和 SCR等功率半導體器件就可以實現高效率。為了優化可控製造技術，可以使用特定的導通電阻來控製係統中的大部分功率器件。對於功率 MOSFET，導通電阻仍然是優化和摻雜其單元設計的關鍵參數。電導率的主要行業標準是材料技術中的特定導通電阻與擊穿電壓（R sp與 V BD ）。

自從寬帶隙材料被引入各種製造技術以來，通過使用MOSFET、晶閘管和 SCR等功率半導體器件就可以實現高效率。為了優化可控製造技術
，可以使用特定的導通電阻來控製係統中的大部分功率器件。對於功率 MOSFET，導通電阻仍然是優化和摻雜其單元設計的關鍵參數。電導率的主要行業標準是材料技術中的特定導通電阻與擊穿電壓（R sp與 V BD ）。

盡管 SiC功率二極管和 MOSFETqudeleyixiejinzhan，dancileiqijiandedaodianxingyouhuarengranshiyigezhongdacuozhe。zairenheceliangbiaozhunzhong，dianlujiqishuchudejingdudoushiyigezhongyaofangmian。ciwai
，kenenghuichuxianewaidefuzaqingkuang，yinweishebeizhizaoshangbuhuizaizujiandeshujubiaozhongshuomingguanjiandeshejicanshu。

構造二極管參數和使用的提取方法

進行了一項實驗來測試額定值為 600 至 1,700 V 和 1 至 25 A 的商用和分立式 4H-SiC JBS 功率二極管。要測試的器件按照 TO-220 和 TO-247 行業標準進行封裝。為了限製空間電荷區域超出穿通範圍的擴散
，為垂直 JBS 二極管的半單元電池開發了具有更高摻雜的緩衝層。

圖 1：電場示意圖（：IEEE）

如圖1所示，已經說明了擊穿時的電場分布示意圖。電場強度E PT在擊穿期間金屬-半導體界麵所在的漂移周圍的界麵處。緩衝區和 E C都存在，因為 n 型緩衝層限製了空間電荷區超出穿通的範圍。根據計算出的 CV 特性，從漂移區和緩衝層中提取摻雜濃度。

已計算出計算出的歸一化零偏置二極管電容 C j0N與歸一化總二極管麵積的關係。此外，二乘線與數據點相匹配
，這意味著 600V 二極管適合二極管區域的額定電流。

所進行的評估是在 22?C 至 250?C 的室溫下進行的，適用於具有 1 至 25 A 廣泛額定電流範圍以及 600
、1,200 和 1,700 V 三種不同額定電壓的二極管。

根據漂移區摻雜濃度N DR和擊穿電壓V PT的提取值，關鍵二極管設計參數計算如下：

從以上等式可知，E C是雪崩擊穿的臨界電場強度，V BD是雪崩擊穿電壓。使用以下公式計算金屬-半導體結內置電位 V bi和零偏置肖特基勢壘高度 φ B0I V ：

A * = 146 A/cm 2 ·K 2的值是 4H-SiC 的有效理查森常數，N C = 3 × 10 15 cm –3 ·(T) 3/2顯示有效態密度在導帶中。

計算漂移區電阻

根據 JBS 二極管結構，可以使用以下等式計算淨漂移區電阻 R DR ：

如上式所示，涉及三個電阻：R B、R SUB和R C。這包括表示 n 型緩衝層、n+ 襯底和與襯底的陰極金屬歐姆接觸的電阻。這些阻力如下：

如上式所示，ρ B是緩衝層的電阻率
，當摻雜濃度已知時，可以很容易地計算出該電阻率。計算中使用基板電阻率ρ SUB = 0.012 cm 和基板厚度 W SUB = 377 μm；對於陰極歐姆接觸

，使用比接觸電阻ρ C = 2.5 × 10 -5 cm 2 。在這種情況下
，即使 ρ C值發生輕微變化也會影響 600-V 器件的結果。特定的漂移區電阻 R DRS使用以下公式計算：

4H-SiC JBS 二極管V BD = 600-V 基板和陰極歐姆接觸電阻對總二極管導通電阻有很大影響。

對於 V BD大於 1,200 V deerjiguan


，daodianxingyoujinyibufazhandejihui，ruguoerjiguanedingxuebengjichuandianyaerbushijichuanloudianliu，zekeyimanzuzheyiyaoqiu。weileshixianzheyidian，bixutongguojianshaopiaoyicengzhongdejingtiquexianlaijianshaohuowanquanxiaochuhuanchongceng。

設計反向漏電流

肖特基二極管中的反向漏電流 I L包括兩個主要部分：

這裏，V R是施加的反向偏置電壓的大小，I SCH是經典的熱電子發射電流。

rufenxisuoshi，jiaodizhidefanxiangpianzhidianyaceliangwuchashiyouceliangshebeiheguixingyinqide。dangshejidaogenggaodezhishi

，suidaodianliuyushijiceliangzhixiangbiyaogaodeduo
，yincibiaomingzaijinshuhe 4H-SiC 附近存在界麵介電層是可行的。

結論

使用基於物理學的靜態 IV 和 CV 測量進行了一項實驗，以對商用 4H-SiC JBS 功率二極管進行逆向工程。一旦執行了仿真


，就可以理解商用 4H-SiC JBS 功率二極管的額定穿通漏電流。這些功率二極管在比半導體的臨界電場強度低得多的電場下工作。

除此之外，SiC 功(gong)率(lv)二(er)極(ji)管(guan)的(de)結(jie)電(dian)容(rong)比(bi)矽(gui)功(gong)率(lv)二(er)極(ji)管(guan)大(da)得(de)多(duo)。在(zai)額(e)定(ding)值(zhi)相(xiang)同(tong)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)，有(you)很(hen)大(da)的(de)機(ji)會(hui)提(ti)高(gao)這(zhe)些(xie)功(gong)率(lv)器(qi)件(jian)的(de)導(dao)通(tong)電(dian)導(dao)率(lv)。半(ban)導(dao)體(ti)行(xing)業(ye)已(yi)大(da)力(li)嚐(chang)試(shi)降(jiang)低(di) 4H-SiC 中的缺陷密度，但結果並不樂觀。未來必須對該主題進行研究，以提高寬帶隙功率器件的長期可靠性。

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