漏电低软度大的4500 V FRD设计

为了满足4 500 V快恢复二极管（Fast recovery diode, FRD）反向偏置漏电低、反向恢复软度大的应用要求，介绍了一种新的FRD设计方法。该设计通过优化阳极掺杂，采用轻离子辐照和电子辐照相结合的寿命控制方式来增加FRD的反向恢复软度，降低FRD的元胞漏电流，并通过台阶形场板保护环结构来降低保护环的漏电流。采用203.2 mm(8英寸)平面栅加工工艺制作芯片并封装成4 500 V/3 000 A FRD模块，模块在高温125℃下的正向压降为3.1 V，反向偏置漏电流为10 mA，反向恢复能量为5 300 mJ，反向恢复软度为1.24，反向恢复电流下降速度为6 000 A/μs时，承受的极限功率可达8 MW。     

3300V碳化硅肖特基二极管及混合功率模块研制

基于数值仿真结果,采用结势垒肖特基(JBS)结构和多重场限环终端结构实现了3 300 V/50 A 4H-SiC肖特基二极管(SBD),所用4H-SiC外延材料厚度为35 μm、n型掺杂浓度为2× 1015cm-3.二极管芯片面积为49 mm2,正向电压2.2V下电流达到50 A,比导通电阻13.7 mΩ· cm2;反偏条件下器件的雪崩击穿电压为4 600 V.基于这种3 300 V/50 A 4H-SiC肖特基二极管,研制出3 300 V/600 A混合功率模块,该模块包含24只3 300 V/50 A Si IGBT与12只3 300 V/50 A 4H-SiC肖特基二极管,SiC肖特基二极管为模块的续流二极管.模块的动态测试结果为:反向恢复峰值电流为33.75 A,反向恢复电荷为0.807 μC,反向恢复时间为41 ns.与传统的Si基IGBT模块相比,该混合功率模块显著降低了器件开关过程中的能量损耗.     

600 V-30 A 4H-SiC肖特基二极管作为IGBT续流二极管的研究

采用碳化硅外延和器件工艺制造了碳化硅肖特基(SBD)二极管,耐压超过600 V。正向压降为1.6 V时,器件电流达到30A。作为IGBT续流二极管,600 V碳化硅肖特基二极管和国际整流器公司的600 V超快恢复二极管(Ultra fast diode)进行了对比:125℃IGBT模块动态开关测试中,碳化硅二极管的反向恢复能耗比硅二极管节省90%,相应的IGBT开通能耗节省30%。另外反向恢复中过电压从40%降为10%,这是由于碳化硅的软度高,提高了模块的可靠性。     

功率二极管反向恢复特性模拟研究

针对功率二极管反向恢复既快又软的开关特性要求,根据Rajapakse．二极管反向恢复模型,模拟二极管反向恢复I-t、V-t变化规律,模拟结果与已有文献结果吻合,通过控制变量得到不同存储时间trra、恢复时间trrb、正向电流If、正向电流上升速率dIf/dt对反向恢复电流的影响,模拟结果表明：trra,trrb跟二极管反向恢复过程密切相关。文中最后分析计算了不同电压,不同电流下二极管反向恢复过程中的功率损耗。     

半导体分立器件

超快恢复二极管提高了供电效率 80EBU02/04和150EBU02/04超快恢复二极管采用IR公司专有的powIRtab封装,额定电流为80A。而60EPU 02则采用TO-247封装,额定电流为60A。80EBU02/04和150EBU02/04的其它性能指标包括:额定反向电压为200～400V,额定正向电压为1.08～1.30V,反向恢复时间是35～60ns。     

1200V/100A高温大电流4H-SiC JBS器件的研制

基于SiC结势垒肖特基(JBS)二极管工作原理及其电流/电场均衡分布理论,采用高温大电流单芯片设计技术及大尺寸芯片加工技术,研制了1 200 V/100 A高温大电流4H-SiCJBS二极管.该器件采用优化的材料结构、有源区结构和终端结构,有效提高了器件的载流子输运能力.测试结果表明,当正向导通压降为1.60 V时,其正向电流密度达247 A/cm2(以芯片面积计算).在测试温度25和200℃时,当正向电流为100 A时,正向导通压降分别为1.64和2.50 V;当反向电压为1 200 V时,反向漏电流分别小于50和200μA.动态特性测试结果表明,器件的反向恢复特性良好.器件均通过100次温度循环、168 h的高温高湿高反偏(H3TRB)和高温反偏可靠性试验,显示出优良的鲁棒性.器件的成品率达70％以上.     

超结硅锗功率二极管电学特性的研究

超结SiGe功率开关二极管可以克服常规Si功率二极管存在的一些缺陷,如阻断电压增大的同时,正向导通压降也将增大,反向恢复时间也变长。该新型功率二极管有两个重要特点:一是由轻掺杂的p型柱和n型柱相互交替形成超结结构,代替传统功率二极管的n-基区;二是p+区采用很薄的应变SiGe材料。该器件可以同时实现高阻断电压、低正向压降和快速恢复的电学特性。与相同器件厚度的常规Si功率二极管相比较,反向阻断电压提高了42%,反向恢复时间缩短了40%,正向压降减小了约0.1V(正向电流密度为100A/cm2时)。应变SiGe层中Ge含量和器件的基区厚度是影响超结SiGe二极管电学特性的重要参数,详细分析了该材料参数和结构参数对正向导通特性、反向阻断特性和反向恢复特性的影响,为器件结构设计提供了实用的参考价值。     

APT公司的快恢复二极管介绍

1 DQ系列快恢复二极管 这类快恢复二极管可提供的电压为300V、400V、600V、1 000V和1 200V,根据电压范围可分成二组: (1)极低的Qrr-反向恢复电荷很少,超快恢复:适合于高开关频率应用,同时有助于降低PFC电路的损耗.     

功率快恢复二极管反偏ESD与雪崩耐量仿真

静电放电(ESD)失效与雪崩耐量是影响高压硅功率二极管,如功率快恢复二极管(FRD)性能及可靠性的两个主要因素.利用ISE TCAD平台,采用简明分段线性电流源,分别对功率FRD反偏ESD过程及雪崩耐量进行仿真计算,讨论二者的共性和差异.结果表明,器件外端电压波形均经历过冲、负阻振荡和平缓发展三个阶段,对应器件内部的“过耗尽”、雪崩注入、载流子及电场分布涨落等复杂变化,差别在于反偏ESD造成的电压过冲更明显,且出现典型的U型电场分布,与雪崩耐量相比对器件造成的影响更剧烈.为改善器件在反偏ESD和雪崩耐量测试过程中的电流丝化问题,考察了结构参数对器件抗ESD能力和雪崩耐量的影响,发现提高n-区掺杂浓度和阳极表面浓度对提高抗ESD能力和雪崩耐量起到促进作用.     

改善高压FRD结终端电流丝化的新结构

动态雪崩问题是影响高压硅功率二极管如高压快恢复二极管(FRD)坚固性的一个主要因素。文中通过仿真计算,比较了高压FRD两种不同终端结构的动态雪崩特性。结果表明,横向变掺杂²(VLD)终端结构的动态雪崩耐量比结终端延伸(JTE)结构更优。为改善后者动态雪崩过程中结终端处的电流丝化问题,文中提出改用P⁺/P阳极结构中的P型缓冲层做介于有源区与终端区之间的电阻区。仿真结果表明,相应的电流丝化问题可得到显著缓解。     

电视机用阻尼管、提升管长期工作寿命的试验方法

<正>电视机用的阻尼管、提升管是一种高频整流二极管.在整个运行周期64μs中,它有52μs通过正向大电流,12μs承受反向高电压.特别是用于彩电的器件要求其正向能通过1A的平均电流,反向能耐压1000V以上.对于这类二极管的工作寿命试验,目前还没有统一的方     

超低漏电流超快恢复SiGeC功率二极管研究

 提出一种超低漏电流超快恢复SiGeC p-i-n二极管结构.基于异质结电流输运机制,该SiGeC二极管实现了低通态压降下高电流密度的传输,改善了二极管的反向恢复特性,同时具有较低的反向漏电流.与少子寿命控制技术相比,该器件有效协调了降低通态电压、减小反向漏电流、缩短反向恢复时间三者之间的矛盾.对不同温度下器件反向恢复特性研究结果表明,SiGeC二极管的反向恢复时间与同结构SiGe二极管相比,350K时缩短了1/3,400K时缩短了40%以上,器件的热稳定性显著提高,降低了对器件后续制作工艺的限制,有益于功率集成.     

一种低反向恢复电流的无电压回跳RC-IGBT设计

提出了一种无电压回跳的逆导型绝缘栅双极型晶体管(RC-IGBT)结构,在集电极侧场截止层下方加入了一个N型层作为高阻层且把N+集电区部分替换为P型薄层,通过加入的N型高阻层增加集电极电阻,同时用P型薄层保证在初始导通时集电区的空穴能够在第一时间注入,消除了电压回跳现象,并且使器件的反向恢复电流峰值降低了15 A/cm³,同时改善了器件的关断特性,关断时间减小了103 ns。相较于传统FS RC-IGBT,反向恢复峰值电流降低了33.3%,关断时间减小了9.93%。     

6H-SiC基混合肖特基/PiN二极管反向恢复及少子特性研究北大核心CSCD

反向恢复特性是衡量混合肖特基/PiN(MPS)二极管开关性能最重要的参数之一。本文对6H-SiC基MPS二极管结构参数与反向恢复峰值电流、反向恢复电压之间的关系进行了数值模拟仿真,分析了器件关断过程中过剩少数载流子分布,以此就6HSiC基MPS器件结构参数对反向恢复特性的影响进行了研究。结果表明:结构参数P+区结深、P+区掺杂浓度的增加,或肖特基区占比的减小,均会引起反向恢复峰值电流、反向恢复峰值电压的增大。究其根本,是器件结构参数改变引起了漂移区下少数载流子发生产生、复合、抽运等一系列变化。综合考虑反向恢复峰值电流、反向恢复峰值电压与软恢复特性,得出6H-SiC基MPS最佳优化参数:P+结深为3.8~4.0μm,肖特基区的占比为48%~56%,P+掺杂浓度为5.0×1018/cm3。     

快恢复二极管发展与现状

本文介绍了国内外专家学者为提高快恢复二极管(FRD)的反向恢复速度及软度所做的种种不懈努力,介绍了与IGBT、功率MOSFET等现代电力电子器件相配套的FRD的国内外现状及采用的技术方案,以及晶闸管企业研制FRD需要配置的硬件条件等。     

一种基于COT控制的快速瞬态响应Buck变换器

设计了一种基于TSMC 0.18 μm CMOS工艺的快速瞬态响应Buck型变换器。基于电流模COT架构的Buck型变换器,结合电容电流采样电路和负载电流调节器,设计了一种新颖的瞬态增强电路,对负载电流进行补偿,有效地减小了恢复时间,提高了输出电压精度。仿真结果表明,没有瞬态增强电路时,负载电流从0 A跳变到3 A,电流变化率为3 A/10 ns,下跌电压为166.9 mV,恢复时间为5.8 μs；加入瞬态增强电路后,下跌电压变为21 mV,恢复时间变为0.5 μs。没有瞬态增强电路时,负载电流从3 A跳变到0 A,电流变化率为3 A/10 ns,过冲电压为73 mV,恢复时间为3.3 μs；加入瞬态增强电路后,过冲电压变为36 mV,恢复时间变为0.6 μs。     

扩展超高速二极管系列

国际整流器公司(简称IR)推出崭新MUR快恢二极管系列,其反向恢复时间仅为二十五毫微秒(ns),额定击穿电压高达200V。 这些超高速恢复二极管设有单独及中央抽取式两种配置,适用于24V/48V开关式供电应用系统的输出阶段。     

温度对SiGe/Si异质结功率二极管电学特性的影响(英文)

在考虑到各种物理机制如载流子-载流子散射、俄歇复合、禁带窄化效应及结温效应等的基础上,数值模拟分析了SiGe/Si功率开关二极管的各种温度依赖特性。对Si和SiGe/Si功率二极管而言,温度对器件的正向压降VF、反向击穿电压VB以及反向漏电流JR的影响规律基本相似,即随着温度的升高,正向压降降低,击穿电压增加,反向漏电流迅速提高。然而在相同的温度下,与Si功率开关二极管相比,SiGe/Si二极管(20%Ge含量)的正向压降降低了近0.1V(在正向电流密度10A/cm2的情况下),反向恢复时间缩短了一半以上,反向峰值电流密度也下降了约三分之一,软度因子S提高了2倍多。SiGe二极管的另外一个重要优点是其反向恢复特性受温度影响很小。当温度从300K增加到400K时,Si功率二极管的反向恢复时间增加了近1倍,而SiGe/Si二极管(20%Ge含量)的反向恢复时间基本保持不变。SiGe/Si功率开关二极管的一个缺点是在高温下产生较大的漏电流,但这可以通过适当降低Ge含量来改善。Ge的引入为器件设计提供了更大的自由度,其含量对器件特性有重要影响。为了获得低的正向压降和短的反向恢复时间,应该提高Ge的含量,但Ge含量增加将导致大的漏电流,因此Ge含量的大小应该优化折衷考虑。     

平面工艺辐射探测器的研制

使用高阻 Si材料 ,通过氧化、光刻、注入和退火工艺技术研制粒子探测器—— PIN二极管 .采取 HCl氧化、慢降温等工艺措施可减小 PIN二极管的暗电流 (反向电流 ) ,这对于提高器件性能起到了关键作用 .电压为 - 5 V时 ,探测器的暗电流可达 n A/ cm2 量级 .讨论了器件暗电流与少子寿命的关系     

42V、2μA I_Q低压差开关电源

530mV最大压差LT3973是我们不断成长的超低静态电流高电压单片式降压型稳压器系列的最新成员。该器件仅消耗1.8μA静态电流,并可从12V输入提供3.3V稳压输出。在芯片上内置了一个高效率开关以及箝位二极管、升压二极管和所有必需的控制器和逻辑电路。当输入电压降至编程输出电压以下时,可保持一个530mV的最小压差电压,从而为下游负载提供一个稳定的输出。其低纹波突发模