新型結(jié)構(gòu)功率肖特基二極管及其模擬研究.pdf

1、肖特基勢壘二極管(SchottkyBarrierdiodes,SBD)是利用金屬與半導(dǎo)體之間的接觸勢壘進(jìn)行工作的功率器件,適合在低壓、大電流輸出場合用作高頻整流,檢波和混頻,在高速邏輯電路中用作箝位。本文主要通過對功率肖特基器件新型結(jié)構(gòu)的設(shè)計,以達(dá)到降低器件的比導(dǎo)通電阻、提高器件阻斷特性、改善反向恢復(fù)特性的目的,從而實現(xiàn)功率肖特基器件的高性能、低功耗和高可靠性。
　　本文主要利用SilvacoTCAD工具對功率肖特基器件的結(jié)構(gòu)設(shè)計

2、以及性能進(jìn)行仿真研究。本文首先對功率肖特基二極管的電學(xué)特性進(jìn)行分析,為后面的新型結(jié)構(gòu)設(shè)計奠定了理論基礎(chǔ)。肖特基二極管的主要電學(xué)指標(biāo)包括:比導(dǎo)通電阻,擊穿電壓,反向漏電流,反向恢復(fù)特性,輸出電容等。這些特性是影響器件性能、功耗以及可靠性的主要性能指標(biāo)。對于超結(jié)結(jié)構(gòu)的肖特基二極管,除了以上的特性,電荷平衡的影響也是極為重要。為了近一步提高和改善功率器件的這些重要特性,本文分別針對溝槽MOS勢壘肖特基二極管(TMBS)和超結(jié)結(jié)構(gòu)肖特基二極管(

3、SJ-SBD)兩種肖特基器件進(jìn)行了相應(yīng)的新型結(jié)構(gòu)設(shè)計:
　　1、多介質(zhì)溝槽MOS勢壘肖特基二極管(VK-TMBS)
　　VK-TMBS是在保證擊穿特性的前提下,采用多種介質(zhì)材料形成溝槽MOS結(jié)構(gòu),以達(dá)到降低器件比導(dǎo)通電阻的目的,很好的改善了擊穿特性與比導(dǎo)通電阻的矛盾關(guān)系,提高了器件的品質(zhì)因數(shù)。VK-TMBS的擊穿電壓達(dá)到140V,與普通TMBS相似;180A/cm2電流密度下的正向壓降為0.59V,而普通的TMBS則為0.6

4、4V,導(dǎo)通電阻比TMBS減小了26.7％。
　　2、溝槽MOS超結(jié)肖特基二極管(TM-SJ-SBD)
　　TM-SJ-SBD是針對普通SJ-SBD設(shè)計的一種新型結(jié)構(gòu),主要在不明顯損失器件正向?qū)ㄌ匦缘那疤嵯?降低了器件的反向漏電流、明顯減少了器件的反向恢復(fù)電荷、提高了反向恢復(fù)軟度系數(shù),從而很好地降低了器件的靜態(tài)以及動態(tài)功耗。在最優(yōu)結(jié)構(gòu)參數(shù)的情況下,TM-SJ-SBD能夠獲得與普通SJ-SBD相似的擊穿特性,擊穿電壓為178V

5、。130V反向偏置電壓下的反向漏電流為1.57×10-5A/cm2與普通SJ-SBD相比減小了46.5%。反向恢復(fù)電荷減小了54.2%,反向恢復(fù)峰值電流減小了67.9%。
　　3、雙超結(jié)肖特基二極管(DSJ-SBD)
　　DSJ-SBD主要通過雙層超結(jié)結(jié)構(gòu)的設(shè)計,改善了普通SJ-SBD的電荷不平衡問題,降低了器件的輸出電容以及反向恢復(fù)峰值電流,從而達(dá)到了降低器件功耗、提高可靠性的目的。DSJ-SBD很好的提高了在電荷不平衡情