快恢復(fù)功率二極管的結(jié)構(gòu)設(shè)計及特性、工藝研究.pdf

1、目前日益突出的環(huán)境問題，讓人們更加注重發(fā)展綠色環(huán)保產(chǎn)業(yè)。節(jié)能減排，減輕環(huán)境污染己經(jīng)成為全社會的責(zé)任。使用性能優(yōu)越的電力半導(dǎo)體器件來提高能源效率也成為半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展的重要方向，這引導(dǎo)功率器件沿著高效高頻和高耐壓、高功率、集成化等方向迅速發(fā)展。很多功率器件都需要一個與之反并聯(lián)的功率二極管。所以，研究設(shè)計性能優(yōu)異的快恢復(fù)功率二極管是非常重要和必要的。
　　本研究在討論傳統(tǒng)PiN二極管工作機(jī)理的基礎(chǔ)上，主要針對減小功耗，提高反向恢復(fù)特性設(shè)

2、計出了兩種不同結(jié)構(gòu)的快恢復(fù)功率二極管。陽極采用SSD結(jié)構(gòu)，陰極采用類似 mosaic結(jié)構(gòu)的硅材料快恢復(fù)二極管，和陰極側(cè)采用低濃度N區(qū)鑲嵌在高濃度N+區(qū)的SiGe/Si異質(zhì)結(jié)快恢復(fù)二極管。通過ISE-TCAD模擬軟件對兩個器件分別進(jìn)行模擬仿真，優(yōu)化其結(jié)構(gòu)參數(shù)，并重點分析了各個參數(shù)時對二極管電學(xué)特性的影響，折衷考慮正向?qū)ㄌ匦裕聪蜃钄嗵匦砸约胺聪蚧謴?fù)特性三者的均衡值，確定出兩個器件的結(jié)構(gòu)工藝參數(shù)。仿真結(jié)果表明，復(fù)合結(jié)構(gòu)二極管與同尺寸Si

3、PiN二極管相比，反向恢復(fù)時間縮短了20％，反向峰值電流也降低35%。陰極不均勻摻雜SiGe/Si二極管比同尺寸常規(guī)SiGe材料 PiN二極管反向峰值電流減小了23%，軟度因子增大1.2倍；比傳統(tǒng)硅PiN二極管反向峰值電流減小了83%，恢復(fù)時間縮短65%，二極管的電學(xué)特性有了很大的提升，大幅度減小了二極管的功率損耗。最后，考慮到實際工藝水平以及工藝成本，分析每一項步驟的工藝條件，結(jié)合工藝模擬仿真結(jié)果，設(shè)計出兩個新型快恢復(fù)功率二極管的工藝