碳化硅混合PiN/Schottky二极管的二维模拟

利用模拟软件MEDICI对碳化硅混合PiN/Schottky二极管(MPS)的输运机理及伏安特性进行了模拟.输运机理的模拟结果表明MPS的工作原理是正向肖特基起主要作用,而反向时PN结使漏电流大大减小.伏安特性的模拟结果表明MPS的正向压降小,电流密度大,在2V正向偏压下达10-5A/μm,反向漏电流小,击穿电压高(2000V左右),可以通过改变肖特基和PN结的面积比来调整MPS的性能,与硅MPS、碳化硅PN结以及碳化硅肖特基二极管相比具有明显的优势,是理想的功率整流器.     

混合PiN/Schottky二极管的研究

对混合PiN/Schottky二极管（MPS）进行研究,首先对MPS二极管的工作原理进行了分析,通过对MPS二极管、肖特基二极管、PIN二极管的伏安特性进行模拟,结果表明MPS二极管正向压降小,电流密度大,反向漏电流小,是一种具有肖特基正向特性和PN结反向特性的新型整流器。可以通过改变肖特基和PN结的面积比来调整MPS二极管的性能,与肖特基二极管和PIN二极管相比具有明显的优势,是功率系统不可或缺的功率整流管。     

4H-SiC混合 PN/ Schottky二极管的研制

报道了 4H- Si C混合 PN / Schottky二极管的设计、制备和特性 .该器件用镍作为肖特基接触金属 ,使用了结终端扩展 (JTE)技术 .在肖特基接触下的 n型漂移区采用多能量注入的方法形成 P区而组成面对面的 PN结 ,这些 PN结将肖特基接触屏蔽在高场之外 ,离子注入的退化是在 15 0 0℃下进行了 30 min.器件可耐压 6 0 0 V,在 6 0 0 V时的最小反向漏电流为 1× 10 - 3A/ cm2 . 10 0 0μm的大器件在正向电压为 3V时电流密度为 2 0 0 A/ cm2 ,而 30 0μm的小尺寸器件在正向电压为 3.5 V电流密度可达 10 0 0 A/ cm2     

4H-SiC混合PN/Schottky二极管的研制

报道了4H-SiC混合PN/Schottky二极管的设计、制备和特性．该器件用镍作为肖特基接触金属,使用了结终端扩展（JTE）技术．在肖特基接触下的n型漂移区采用多能量注入的方法形成P区而组成面对面的PN结,这些PN结将肖特基接触屏蔽在高场之外,离子注入的退化是在1500℃下进行了30min．器件可耐压600V,在600V时的最小反向漏电流为1×10-3A/cm2．1000μm的大器件在正向电压为3V时电流密度为200A/cm2,而300μm的小尺寸器件在正向电压为3.5V电流密度可达1000A/cm2．     

MOSFET击穿特性的二维数值模拟

0引言 MOSET中产生击穿的机构有漏源击穿和栅绝缘层击穿。其中漏源击穿电压是由漏一衬底的PN结雪崩击穿电压与穿通电压两者中的较小者决定的。本文对漏源击穿运用MEDICI二维器件模拟软件进行分析。     

GaAs/P型Al_xGa_(1-x)As异质结界面二维空穴的量子输运特性

本文研究了利用分子束外延技术(MBE)生长的GaAs/P型Al_xGa_(1-x)As异质结构中的二维空穴的整数量子Hall效应(IQHE)、以及空穴复杂子带结构对IQHE的影响;讨论了在弱磁场区产生反常正磁阻效应的量子机理,指出两种载流子经典磁阻理论不能解释这一效应.     

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。     

砷化镓声电荷输运的二维互作用模型

本文对砷化镓Ｓｃｈｏｔｔｋｙ－Ｎ结构的埋沟声电荷输运器件中的信号电荷包与声表面波非线性互作用建立了二维模型．研究了电荷包的声表面波输运特性，给出了包内信号电行密度分布，电荷包形状及电荷量随器件电荷加载、沟道常数等特性参量的变化特性．     

毫米波高电子迁移率晶体管的二维数值模拟

建立了高电子迁移晶体管（ＨＥＭＴ）的二维数值模型，并用二维数值模拟的方法讨论了ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓＨＥＭＴ中的ＧａＡｓ沟道层量子阱中二维电子气的物理性质．通过自洽求解薛定谔方程和泊松方程获得了沟道中的电子浓度和横向电场．模拟结果表明栅电压的改变对ＨＥＭＴ器件跨导产生很大的影响．     

薄膜全耗尽SOI器件的二维数值模拟软件

开发了适合于薄膜亚微米、深亚微米ＳＯＩ ＭＯＳＦＥＴ的二维数值模拟软件ＬＡＤＥＳ－ＩＶ－Ｚ，该模拟软件同时考虑了两种载流子的产生－复合作用，采用了独特的动态二步法求解泊松方程和电子、空穴的电流连续性方程，从而大大提高了计算效率和收敛性。此模拟软件可用于分析沟道长度为０．１５－０．５μｍ、硅膜厚度为５０－４００ｎｍ的ＳＯＩ器件的工作机理及其端特性。模拟结果与实验结果比较，两者吻合较好，说明该模拟软件     

碳化硅MPS:新一代功率开关二极管

碳化硅MPS(Merged PiN Schottky diode)具有很好的开关特性，并具有PiN二极管高阻断电压、低漏电流和SBD小开启电压，大导通电流以及高开关速度的优点，是最有希望的新一代功率开关二极管。文章系统地介绍了碳化硅MPS的结构和性能。理论和实验分析表明，碳化硅材料的优异性能与MPS结构的优势相结合，是当今功率开关管发展的趋势。     

SiC power Schottky and PiN diodes

The present state of SiC power Schottky and PiN diodes are presented in this paper. The design, fabrication, and characterization of a 130 A Schottky diode, 4.9 kV Schottky diode, and an 8.6 kV 4H-SiC PiN diode, which are considered to be significant milestones in the development of high power SiC diodes, are described in detail. Design guidelines and practical issues for the realization of high-power SiC Schottky and PiN diodes are also presented. Experimental results on edge termination techniques applied to newly developed, extremely thick (e.g., 85 and 100 μm) 4H-SiC epitaxial layers show promising results. Switching and high-temperature measurements prove that SiC power diodes offer extremely low loss alternatives to conventional technologies and show the promise of demonstrating efficient power circuits. At sufficiently high on-state current densities, the on-state voltage drop of Schottky and PiN diodes have been shown to be comparable to those offered by conventional technologies     

An accurate electro-thermal model for merged SiC PiN Schottky diodes

The paper presents a SiC merged PiN Schottky diode model dedicated to the dynamic as-well-as very accurate static simulation. The model takes into account the temperature dependence of device characteristics and combines in a single model the behaviour typical for bipolar and unipolar devices. The presented electro-thermal simulations of the diode produce accurate results, consistent with the measurements. The dynamic model verification has been also presented on the example of a boost power converter.     

SiC肖特基势垒二极管的反向特性

在n型4H-SiC衬底上的n型同质外延层的Si面制备了纵向肖特基势垒二极管(SBD),研究了场板、场限环及其复合结构等不同终端截止结构对于反向阻断电压与反向泄漏电流的影响。场板(FP)结构有利于提高反向阻断电压,减小反向泄漏电流。当场板长度从5μm变化到25μm,反向阻断电压随着场板长度的增加而增加。SiO2厚度对于反向阻断电压有重要的影响,当厚度为0.5μm,即大约为外延层厚度的1/20时,可以得到较大的反向阻断电压。当场限环的离子注入区域宽度从10μm变化到70μm,反向阻断电压也随之增加。FLR和FP复合结构对于改善反向阻断电压以及反向泄漏电流都有作用,同时反向阻断电压对于场板长度不再敏感。采用复合结构,在10μA反向泄漏电流下最高阻断电压达到1 300V。讨论了离子注入剂量对于反向阻断电压的影响,注入离子剂量和反向电压的关系表明SBD结构不同于传统PIN结构的要求。当采用大约为150%理想剂量的注入剂量时才可达到最高的反向阻断电压而不是其他报道的75%理想剂量,此时的注入剂量远高于PIN结构器件所需的注入剂量。     

Theoretical comparison of SiC PiN and Schottky diodes based on power dissipation considerations

In order to select the optimal device for a particular application, designers must carefully analyze the tradeoffs between competing devices. Recent progress in SiC power rectifiers has resulted in the demonstration of high-voltage PiN and Schottky barrier diodes (SBDs). With both technologies maturing, power electronics engineers will soon face the task of selecting between these two devices. Until recently, the choice was simple, since silicon SBDs are only available for relatively low voltage applications. The choice is not as clear when considering SiC diodes, and guidelines for determining the proper application of each are needed. The purpose of this paper is to provide such guidelines, based on an analysis of the most significant tradeoffs involved.     

基于MATLAB的SiC肖特基二极管气体传感器模拟

提出了SiC-SBD气体传感器器件分析模型,利用当前流行的MATLAB强大的计算编程功能,模拟了SiC-SBD气体传感器的电流-电压特性,结果与实验数据吻合很好,较好地解释了Pd-SiC肖特基二极管比较灵敏的原因,并根据模拟结果提出了提高传感器灵敏度的方法。     

Influence of Temperature on Shockley Stacking Fault Expansion and Contraction in SiC PiN Diodes

While Shockley stacking fault (SSF) creation and expansion within 4H-SiC bipolar devices is well known, only recently was it observed that this expansion and the associated increase in the forward voltage drop (V _f) could be completely reversed via low-temperature annealing. Here we report the temperature dependence of the recovery rate of the V _f drift via annealing, reporting an activation energy of 1.3 ± 0.3 eV. The V _f drift was observed to saturate following extended electrical stressing, and it was observed that the value of V _f at this saturation was inversely proportional to the stressing temperature. We also observed that SSF and V _f drift recovery could occur in highly stressed diodes at elevated temperatures even under high current injection conditions (14 A/cm²).     

AlGaN/GaN横向肖特基势垒二极管的仿真与制作

基于GaN横向肖特基势垒二极管(SBD)的频率特性和应用的需要,设计了一种基于AlGaN/GaN异质结的横向SBD.利用Silvaco Atlas软件研究了 AlGaN势垒层的厚度和Al摩尔组分对异质结AlχGaN1-χ/GaN SBD电学性能的影响.仿真结果表明,SBD器件截止频率随Al摩尔组分的增加先增大再减小,当AlχGaN,1-χ层中Al摩尔组分为0.2～0.25,其厚度为20～30nm时,AlGaN/GaN SBD器件的频率特性最好.在仿真的基础上,设计制作出了肖特基接触直径为2 μm的非凹槽和凹槽型AlGaN/GaN横向空气桥SBD.通过直流I-V[测试和射频S参数测试,提取了两种SBD器件的理想因子、串联电阻、结电容、截止频率和品质因子等关键参数,该平面 SBD可应用于片上集成和混合集成的太赫兹电路的设计与制造.     

不同退火温度对4H SiC 金半接触的影响

采用高真空电子束蒸发法制作了基于4H SiC外延材料的肖特基二极管,其中欧姆接触材料为Ti/Ni,肖特基接触材料为Ni。常温下,电流-电压(I-V)测试表明Ni/4H SiC肖特基二极管具有良好的整流特性,热电子发射是其主要输运机理。对比分析不同快速退火温度下器件的I-V特性,实验结果表明875 ℃退火温度下欧姆接触特性最好,400 ℃退火温度下器件肖特基接触I-V特性最好,理想因子为1.447,肖特基势垒高度为1.029 eV。