本文關(guān)鍵詞：SiC功率二極管的結(jié)構(gòu)與電特性分析研究

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【摘要】：隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展以及集成電路制造工藝的進(jìn)步,人們對(duì)功率半導(dǎo)體器件提出了新的要求,即低正向壓降、低反向恢復(fù)時(shí)間、低功耗、高頻、高溫等。然而硅材料作為目前半導(dǎo)體器件的廣泛使用材料,對(duì)其的開(kāi)發(fā)研究已達(dá)到硅物理特性的極限,因此對(duì)寬禁帶半導(dǎo)體器件的研究成為必然趨勢(shì)。碳化硅(SiC)作為新一代半導(dǎo)體材料,具有禁帶寬度大、臨界擊穿電場(chǎng)強(qiáng)、熱導(dǎo)率高、高溫穩(wěn)定性好等特點(diǎn),是電力電子器件的研究重點(diǎn)。碳化硅肖特基二極管(SiC SBD)具有零反向恢復(fù)、開(kāi)關(guān)速度快、功耗低的優(yōu)點(diǎn)；碳化硅PiN二極管具有反向漏電流低、反向擊穿電壓高的特點(diǎn)。本論文主要結(jié)合SiC SBD與SiC PiN二極管的優(yōu)點(diǎn),設(shè)計(jì)了碳化硅結(jié)勢(shì)壘肖特基二極管(SiCJBS)的結(jié)構(gòu),并對(duì)其電學(xué)特性進(jìn)行了研究與分析。主要內(nèi)容如下：一、SiC JBS二極管的基本工作原理及其相應(yīng)的元胞結(jié)構(gòu)。研究了SiC JBS二極管的正向?qū)ㄒ约胺聪蜃钄鄼C(jī)理。器件的反向擊穿電壓(VB)的影響因子,比如外延層的厚度、臨界擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度等。器件的正向?qū)娮璧慕M成分析,包括溝道電阻、擴(kuò)散電阻、漂移區(qū)電阻、襯底電阻、接觸電阻等。二、對(duì)SiC JBS二極管的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)、優(yōu)化以及參數(shù)分析,設(shè)計(jì)出反向耐壓為3300V的SiC JBS二極管的結(jié)構(gòu)。研究相鄰P+區(qū)的不同間隔S對(duì)二極管器件的電學(xué)特性的影響,分析器件的正向I-V特性曲線(xiàn)、反向漏電流等,得出間隔S越大,反向漏電流越大,對(duì)器件反向特性不利。研究P+區(qū)的不同寬度W對(duì)二極管特性的影響,分析器件的I-V特性曲線(xiàn)等,得出寬度W影響著器件的正向?qū)娮鑂on,為獲得最優(yōu)的二極管正向特性,選取2.6μm為P+區(qū)的最佳寬度值。研究P+區(qū)的摻雜濃度對(duì)二極管器件的電特性的影響,分析器件的正向I-V特性曲線(xiàn)、反向阻斷特性等,得出P+區(qū)的摻雜濃度對(duì)導(dǎo)通電阻Ron有直接影響,但對(duì)反向擊穿電壓沒(méi)有直接關(guān)系,這與我們之前的理論公式分析相吻合。并獲取最優(yōu)化P+區(qū)摻雜濃度5×1018cm-3。研究了JBS器件外延層的摻雜濃度、厚度t對(duì)器件的反向擊穿電壓的影響等。
【關(guān)鍵詞】：SiC 導(dǎo)通電阻 擊穿電壓 肖特基二極管 結(jié)勢(shì)壘肖特基二極管
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TN313.4
【目錄】：

• 摘要8-9
• ABSTRACT9-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 研究背景11-15
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-17
• 1.2.1 國(guó)際上研究發(fā)展15-16
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)研究狀態(tài)16-17
• 1.3 研究意義及主要內(nèi)容17-19
• 第二章 SiC功率二極管基本理論基礎(chǔ)19-29
• 2.1 SiC材料的基本特性19-20
• 2.2 SiC功率二極管的基本原理20-29
• 2.2.1 SiC SBD的結(jié)構(gòu)及工作原理20-26
• 2.2.2 SiC PiN二極管的結(jié)構(gòu)及工作原理26-27
• 2.2.3 SiC JBS的結(jié)構(gòu)及工作原理27-29
• 第三章 SiC JBS器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)29-43
• 3.1 Silvaco仿真模型29-33
• 3.2 正向?qū)ㄌ匦?/span>33-39
• 3.3 反向阻斷特性39-43
• 第四章 SiC JBS器件特性分析43-57
• 4.1 P~+區(qū)對(duì)器件特性的影響43-54
• 4.1.1 相鄰P~+區(qū)的間距S對(duì)器件特性的影響43-48
• 4.1.2 P~+區(qū)的寬度W對(duì)器件電特性的影響48-51
• 4.1.3 P~+區(qū)的摻雜濃度對(duì)器件電特性的影響51-54
• 4.2 外延層對(duì)器件電特性的影響54-57
• 第五章 總結(jié)與展望57-59
• 5.1 總結(jié)57-58
• 5.2 展望58-59
• 參考文獻(xiàn)59-63
• 致謝63-65
• 攻讀碩士期間科研成果65-66
• 附件66

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本文編號(hào)：525624