碳化硅混合PiN/Schottky二极管的二维模拟

利用模拟软件MEDICI对碳化硅混合PiN/Schottky二极管(MPS)的输运机理及伏安特性进行了模拟.输运机理的模拟结果表明MPS的工作原理是正向肖特基起主要作用,而反向时PN结使漏电流大大减小.伏安特性的模拟结果表明MPS的正向压降小,电流密度大,在2V正向偏压下达10-5A/μm,反向漏电流小,击穿电压高(2000V左右),可以通过改变肖特基和PN结的面积比来调整MPS的性能,与硅MPS、碳化硅PN结以及碳化硅肖特基二极管相比具有明显的优势,是理想的功率整流器.     

碳化硅混合PiN/Schottky二极管的二维模拟

利用模拟软件MEDICI对碳化硅混合PiN/Schottky二极管(MPS)的输运机理及伏安特性进行了模拟.输运机理的模拟结果表明MPS的工作原理是正向肖特基起主要作用,而反向时PN结使漏电流大大减小.伏安特性的模拟结果表明MPS的正向压降小,电流密度大,在2V正向偏压下达10-5A/μm,反向漏电流小,击穿电压高(2000V左右),可以通过改变肖特基和PN结的面积比来调整MPS的性能,与硅MPS、碳化硅PN结以及碳化硅肖特基二极管相比具有明显的优势,是理想的功率整流器.     

MPS二极管的少子特性仿真

混合pin/肖特基(MPS)二极管是广泛应用于电子电路中的快恢复功率器件,具有高击穿电压、快速开关和正向电流大等特性。对MPS二极管漂移区的少数载流子的特性进行了仿真分析。仿真结果表明,MPS二极管的p^+区向漂移区注入的少数载流子浓度随外加正向电压和pn结面积占元胞总面积比例的增大而增大。虽然漂移区的少数载流子改变了MPS二极管的工作模式,增大了电流,但是存储在漂移区的少数载流子增大了反向峰值电流和恢复时间,进而增大了功耗并降低了关断速度。折中考虑正向电流和反向恢复特性,可获得具有正向电流大、反向峰值电流小和反向恢复时间短的MPS二极管。     

一种积累型槽栅超势垒二极管

提出了一种积累型槽栅超势垒二极管,该二极管采用N型积累型MOSFET,通过MOSFET的体效应作用降低二极管势垒。当外加很小的正向电压时,在N+区下方以及栅氧化层和N-区界面处形成电子积累的薄层,形成电子电流,进一步降低二极管正向压降;随着外加电压增大,P+区、N-外延区和N+衬底构成的PIN二极管开启,提供大电流。反向阻断时,MOSFET截止,PN结快速耗尽,利用反偏PN结来承担反向耐压。N型积累型MOSFET沟道长度由N+区和N外延区间的N-区长度决定。仿真结果表明,在相同外延层厚度和浓度下,该结构器件的开启电压约为0.23 V,远低于普通PIN二极管的开启电压,较肖特基二极管的开启电压降低约30%,泄漏电流比肖特基二极管小近50倍。     

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。     

多晶PIN二极管及二极管串作良好工艺兼容并可移植ESD保护器件的研究

作为静电保护保护器件,多晶PIN二极管具有良好工艺兼容性及可移植的优点。文章制作并展示了多晶PIN二极管的反向击穿电压、漏电流及电容特性,同时通过正向及反向传输线脉冲电流电压特性评估了其静电保护能力。另外为了经一部降低电容并控制反向崩溃及正向开启电压对多晶PIN二极管串进行了研究。最后对器件特性进行了分析讨论,阐明了器件参数对性能的影响。     

PIN二极管简述

PIN二极管是射频电路中的一类重要元件，它与一般的由PN结构成的二极管的不同之处在于：PIN二极管在PN结之间还有一个未掺杂的本征半导体层--l层。     

4H-SiC混合PN/Schottky二极管的研制

报道了4H-SiC混合PN/Schottky二极管的设计、制备和特性．该器件用镍作为肖特基接触金属,使用了结终端扩展（JTE）技术．在肖特基接触下的n型漂移区采用多能量注入的方法形成P区而组成面对面的PN结,这些PN结将肖特基接触屏蔽在高场之外,离子注入的退化是在1500℃下进行了30min．器件可耐压600V,在600V时的最小反向漏电流为1×10-3A/cm2．1000μm的大器件在正向电压为3V时电流密度为200A/cm2,而300μm的小尺寸器件在正向电压为3.5V电流密度可达1000A/cm2．     

功率PIN二极管PSpice子电路模型

提出一种改进的PIN二极管子电路模型。该模型能够反映PIN二极管的瞬态开关特性,将基区电导调制效应考虑在内。通过PSpice软件瞬态仿真PIN二极管的正向直流、反向恢复特性。利用该子电路对新型SiC材料PIN二极管建模仿真,仿真结果表明运用新材料对二极管开关性能有显著提高。     

隧道二极管的应用

隧道二极管简称隧道管,是用锗、砷化镓、锑化镓等半导体材料制造的一种小型二极管.它的结构特点是有一个两边重掺杂的PN结,因而有一个很窄的势垒区.因此,在隧道管两端加上一个很小的偏置电压,无论正向或反向都会出现由电子穿透势垒的隧道效应而产生的隧道电流,从而使它具有与一般PN结二极     

一种新型超势垒整流器

提出了一种新型的超势垒整流器(SBR).对SBR结构势垒进行了理论分析,建立了该器件正向压降的解析式,并设计了该器件的工艺流程.仿真结果表明:SBR的正向压降和功耗比常规PN结二极管小,反向恢复特性优于常规PN结二极管;SBR比肖特基二极管的可靠性高.该分析可以很好地指导这类整流器件的设计.     

GaAs PIN二极管的新等效电路模型

基于物理原理的分析,提出了GaAs PIN二极管的一种新等效电路模型.GaAs PIN二极管被分成P+n-结、基区和n-n+结三部分分别建模,总的模型由三个子模型组成,从而极大地提高了模型的准确性.相应的模型参数提取过程不要求苛刻的实验或测试条件,简便易操作.研制了15组GaAs PIN二极管来验证模型,测试结果表明模型准确地反映了GaAs PIN二极管的正向和反向特性.     

GaAs PIN二极管的新等效电路模型

基于物理原理的分析,提出了GaAs PIN二极管的一种新等效电路模型.GaAs PIN二极管被分成P n-结、基区和n-n 结三部分分别建模,总的模型由三个子模型组成,从而极大地提高了模型的准确性.相应的模型参数提取过程不要求苛刻的实验或测试条件,简便易操作.研制了15组GaAs PIN二极管来验证模型,测试结果表明模型准确地反映了GaAs PIN二极管的正向和反向特性.     

驱动PIN二极管的功率MOSFET集成电路

本电路使用了一个通常在电动机控制器和可关电找源开到的双功率MOSFET集成电路来驱动在RF开关中的PIN二极管。在此电路中,并行的三个PIN二极管为两个10GHz传输线的每一路提供分路到地。对二极管加反向偏置闭合此开关使RF通过。正向偏置打开此开关,分路RF频率到地。     

4H-SiC混合 PN/ Schottky二极管的研制

报道了 4H- Si C混合 PN / Schottky二极管的设计、制备和特性 .该器件用镍作为肖特基接触金属 ,使用了结终端扩展 (JTE)技术 .在肖特基接触下的 n型漂移区采用多能量注入的方法形成 P区而组成面对面的 PN结 ,这些 PN结将肖特基接触屏蔽在高场之外 ,离子注入的退化是在 15 0 0℃下进行了 30 min.器件可耐压 6 0 0 V,在 6 0 0 V时的最小反向漏电流为 1× 10 - 3A/ cm2 . 10 0 0μm的大器件在正向电压为 3V时电流密度为 2 0 0 A/ cm2 ,而 30 0μm的小尺寸器件在正向电压为 3.5 V电流密度可达 10 0 0 A/ cm2     

混合P-i-N和异质结二极管的设计与仿真

设计了一个混合P-i-N和多晶硅/4H-SiC异质结的二极管结构(MPH diode)。当正向偏置时,异质结区在低电压下开启,随着正偏电压的不断加大,P~+4H-SiC区域注入少数载流子到漂移区,在异质结下就会有明显的电导调制效应。异质结部分的正向传导增强,即使在高电流密度时,大多数的电流运输也会通过异质结区,这样会使得正向压降和储存电荷之间有一个很好的折衷。当反向偏置时,沟槽MOS结构形成夹断,从而使器件有低漏电流密度和高阻断电压。采用仿真工具Silvaco TCAD来研究MPH二极管的电学特性。结果表明,MPH二极管有低正向开启电压(0.8V),而且当正向电压大于2.7V时,P-i-N区域导通,正向电流密度快速增大。与MPS二极管相比,MPH二极管同样可以工作在高压状态下(2 332V),并且有较小的反向漏电流和较好的反向恢复特性。     

超结硅锗功率二极管电学特性的研究

超结SiGe功率开关二极管可以克服常规Si功率二极管存在的一些缺陷,如阻断电压增大的同时,正向导通压降也将增大,反向恢复时间也变长。该新型功率二极管有两个重要特点:一是由轻掺杂的p型柱和n型柱相互交替形成超结结构,代替传统功率二极管的n-基区;二是p+区采用很薄的应变SiGe材料。该器件可以同时实现高阻断电压、低正向压降和快速恢复的电学特性。与相同器件厚度的常规Si功率二极管相比较,反向阻断电压提高了42%,反向恢复时间缩短了40%,正向压降减小了约0.1V(正向电流密度为100A/cm2时)。应变SiGe层中Ge含量和器件的基区厚度是影响超结SiGe二极管电学特性的重要参数,详细分析了该材料参数和结构参数对正向导通特性、反向阻断特性和反向恢复特性的影响,为器件结构设计提供了实用的参考价值。     

JTE结构4H-SiC肖特基二极管的研究

借助半导体仿真软件Silvaco,仿真一种具有结终端扩展（JTE）结构的碳化硅（SiC）肖特基二极管（SBD）。其机理是通过JTE结构降低肖特基结边缘的电场集中效应,从而优化肖特基二极管的反向耐压能力。研究JTE区深度、宽度及掺杂浓度对碳化硅肖特基二极管的反向耐压的影响。通过优化结终端结构的结构参数使碳化硅肖特基二极管的反向耐压特性达到更好的性能要求。     

3C-SiC功率肖特基二极管特性的计算机分析

由描述功率肖特基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3C－SiC功率肖特基二极管折衷优化设计的理论依据。     

Ar离子注入边缘终端准垂直GaN肖特基势垒二极管

为了研究离子注入边缘终端对准垂直GaN肖特基势垒二极管性能的影响,对器件进行了二维模拟仿真,分析了终端区域尺寸对肖特基结边缘处峰值电场及正向特性的影响,得到了宽度5μm、厚度200 nm的最优终端区域尺寸.基于工艺仿真软件设计了Ar离子注入工艺参数,依次以30keV、5.0×1013 cm-2,60 keV、1.5×1014cm-2和 140 keV、4.5×1014cm-2的注入能量和注入剂量进行多次注入,形成了Ar离子终端结构.采用Ar离子注入终端的GaN二极管的反向击穿电压从73 V提高到146 V,同时注入前后器件正向特性变化不大.结果表明,采用优化尺寸参数的终端结构能够有效降低肖特基结边缘处的峰值电场强度,从而提高器件的反向击穿电压.