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近年来,随着电力电子系统的快速发展,对功率器件的性能提出了功耗更低、耐压更高和开关速度更快的要求。因此,作为一种功率二极管,应当具有低正向导通压降、高反向阻断电压和快开关速度等特点,而这些特性是当前功率二极管研究的方向和目标。同时,由于硅基功率二极管的发展已经接近于理论极限,因此,采用具有高临界击穿电场、宽禁带宽度和高热导率的Si C材料成为提升功率二极管性能的新思路。Si C混合肖特基和PiN(MPS)二极管因具有高击穿电压和低通态压降而日益受到重视。本文主要研究槽型混合肖特基和PiN(TMPS)二极管的正向导通特性、反向阻断特性以及反向恢复特性。TMPS二极管具有肖特基二极管的低正向开启电压和高开关速度,具有PiN二极管的高反向阻断能力,是综合性能较优的功率二极管结构。本文利用数值仿真的方法研究了结构参数对TMPS二极管特性的影响,着重分析了正向导通特性、反向阻断特性和开关特性。主要内容如下:(1)从理论上分析TMPS二极管元胞结构的基本工作原理和设计依据。设计了理论反向阻断电压为4800 V的TMPS二极管元胞结构,P+区和漂移区为TMPS二极管结构设计的关键。(2)基于Silvaco软件仿真TMPS二极管特性。首先,仿真了TMPS二极管的正向特性、反向阻断特性和反向恢复特性。其次,仿真P+区宽度、肖特基接触宽度变化对TMPS二极管的正向特性、反向阻断特性和反向恢复特性的影响。最后,仿真TMPS二极管的漂移区掺杂浓度与正向特性、反向阻断特性和反向恢复特性的关系。通过理论分析和数值仿真,得到以下结果:(1)P+区宽度增大时,比导通电阻增大,反向恢复时间较长,反向阻断电压不变,因此保证P+N-结导通情况下,TMPS二极管的P+区越小越好。(2)在设计的击穿电压为4800 V的TMPS二极管结构中,当WS小于2μm时,开启电压随WS的减小而增大,WS大于2μm时,开启电压由肖特基势垒决定,与WS无关;正向导通的小电流阶段,比导通电阻随WS的增大而减小,大电流阶段,比导通电阻随WS的增大而增大。当WS小于等于1.7μm时,肖特基接触被完全屏蔽,击穿电压基本不随WS而变化;当WS大于1.7μm后,P+N-结对肖特基接触的屏蔽能力减弱,击穿电压随WS的增大而减小。WS在1.1~1.7μm之间,反向恢复时间较短。WS小于1.4μm时,峰值电流随WS的减小而增大,开关功耗增大。WS越大,软恢复特性越好,二极管工作稳定性和可靠性较高。相比于平面MPS二极管,TMPS二极管在WS较大时反向阻断能力高,工作稳定性和可靠性较高。(3)比导通电阻随漂移区掺杂浓度的增大而减小,击穿电压随低漂移区掺杂浓度的增大而减小,漂移区掺杂浓度增大,反向恢复峰值电流和恢复时间增大,但软恢复特性更好。在高漂移区掺杂浓度下,TMPS二极管的反向击穿电压高,工作稳定性和可靠性更高。本文通过研究不同P+区宽度、肖特基接触宽度和漂移区掺杂浓度的TMPS二极管的正向特性、反向特性和反向恢复特性,对提升TMPS二极管特性具有一定的指导意义,尤其给出P+区宽度、肖特基接触宽度与TMPS二极管特性的关系,对减小器件面积和提高开关速度具有参考价值。