JBS結構降低泄漏電流（I_R）

 

SBD是由半導體與金屬的接合形成的。由于半導體和金屬之間的勢壘不同，它起著(zhù)二極管的作用。由于半導體-金屬界面上的分子結構可能是不連續的，因此可能會(huì )出現表面不規則、晶體缺陷或其它異?，F象。當強電場(chǎng)作用于含有這些缺陷的半導體-金屬界面時(shí)，會(huì )有所謂的泄漏電流（I_R）流動(dòng)。

在具有傳統結構的SBD中，耗盡區延伸到半導體側（如下所示），導致電荷（或電子）產(chǎn)生的電場(chǎng)在半導體-金屬界面處最強。

 

相反，在JBS二極管中，耗盡區延伸于部分埋在半導體表面下的p和n^-區之間。當反向偏壓增大時(shí)，p型耗盡區相互穿插，最大電場(chǎng)位置直接移動(dòng)到p區下面。這會(huì )減少可能存在缺陷的表面上的電場(chǎng)，從而減少泄漏電流。

 

傳統結構的SBD

 

JBS SBD

 

集成PiN肖特基（MPS）結構提高浪涌電流能力

 

當傳統的SBD正向偏置時(shí)，電流流過(guò)以下路徑：金屬 → 肖特基勢壘 → Si （n^-） → Si（n⁺）。由于摻雜濃度較低，Si（n^-）層電阻較大。因此，此SBD的I_F-V_F曲線(xiàn)如下所示。
 

SiC SBD的應用包括PFC電路，PFC電路必須保證在大電流下工作，因為它們在電源接通和負載變化時(shí)都會(huì )瞬間暴露在大電流條件下。在這種情況下，具有如下所示的I_F-V_F曲線(xiàn)的SBD可能發(fā)生過(guò)熱現象。

 

通過(guò)傳統SBD的電流

 

傳統SBD的I_F-V_F曲線(xiàn)

 

為了解決這個(gè)問(wèn)題，東芝開(kāi)發(fā)了一種新的SBD，它采用改進(jìn)的JBS結構，其中包含了集成PiN-肖特基（MPS）結構的概念。MPS結構是其p⁺區埋在SBD的n^-區中，如下所示。在東芝的設計中，JBS結構的部分p層（圖中陰影部分）被放大，這部分的雜質(zhì)濃度增加。p⁺區和n^-區形成一個(gè)pn結二極管，在需要大電流（浪涌電流）時(shí)打開(kāi)。這增加了SBD的載流能力，因此即使在大電流下也能降低正向電壓的升高，并增加最大允許浪涌電流值。

 

MPS結構的特點(diǎn)是在陽(yáng)極電極下方的p⁺–n^-–n⁺結構。

 

在低電流下，n^-區通常具有高電阻。然而，當SBD正向偏壓時(shí)，空穴和電子分別從p區和n區流入n^-區，同時(shí)保持電中性。在這個(gè)時(shí)候，空穴和電子都存在于高濃度的n^-區內。因此，n^-區將作為高摻雜濃度區域，特別是在高電流下，表現出非常低的電阻（傳導性調制）。因此，該SBD具有如下所示的I_F-V_F曲線(xiàn)，在高電流區域具有低V_F。

 

 

文章轉載自：東芝

 

 

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