Siliziumkarbid (SiC)-Materialien weisen erhebliche Vorteile bei Schlüsseleigenschaften wie der Bandlückenbreite und der kritischen Durchbruchsfeldstärke auf und können zur Herstellung von Hochspannungs-Schottky-Dioden verwendet werden. Derzeit werden 650-V-1700-V-SiC-Schottky-Dioden häufig in Verbraucher-, Industrie-, Automobil- und anderen Bereichen eingesetzt. Auf SiC basierende Schottky-Diodenanordnungen weisen eine höhere Energieeffizienz, eine höhere Leistungsdichte, eine geringere Größe und eine höhere Zuverlässigkeit auf, wodurch die Grenzen von Silizium im Bereich der Leistungselektroniktechnologie durchbrochen werden können und das bevorzugte Gerät für neue Energie- und Leistungselektronikanwendungen wird. PAM-XIAMEN ist in der Lage, dies zu leistenSiC-Epitaxiezur Herstellung von Schottky-Dioden, mit der spezifischen Struktur wie folgt:

1. Schottky-Dioden-Epitaxiestruktur auf SiC

Epitaxieschicht: N-Drift (leicht dotiert), hauptsächlich verwendet, um den Sperrspannungswiderstand zu tragen

Substratschicht: N+ (stark dotiert), weist Widerstandseigenschaften und keine Spannungstoleranz auf

Um die Wettbewerbsfähigkeit der Produkte zu verbessern, wurde auch die Struktur der Siliziumkarbid-Schottky-Dioden von der Standard-Schottky-Barriere-Diode (SBD) (Abb. 1a) zur Sperrschicht-Schottky-Diode (JBS) weiterentwickelt. Bei der sogenannten JBS wird eine P-Wanne auf die Oberfläche der Epitaxieschicht injiziert (Abb. 1b). Wenn das Gerät Gegendruck ausgesetzt wird, bildet sich um P herum durch die P-Wanne und N- eine Verarmungsschicht, wodurch der Leckstrom verringert und die Sperrspannungsbeständigkeit des Geräts verbessert wird.

Abb. 1 Schematische Darstellung der Schottky-Diodenstruktur: a. SBD; B. JBS

2. Wie funktioniert eine Schottky-Diode?

Der Grundaufbau einer Schottky-Diode ist in Abb. 1a dargestellt. Wenn ein Metall und ein Halbleitermaterial in Kontakt kommen, biegt sich im Wesentlichen das Energieband an der Grenzfläche des Halbleiters und bildet eine Schottky-Barriere. Wenn Metall und Halbleiter in Kontakt kommen, laufen Elektronen vom Halbleiter in das Metall. Wenn ein Halbleiter Elektronen verliert, wird er positiv geladen und bildet eine Raumladungszone (bestehend aus unbeweglichen positiven Ionen), die verhindert, dass sich die Elektronen des Halbleiters weiter in Richtung des Metalls bewegen, wodurch eine Schottky-Barriere entsteht.

Wenn an beiden Enden der Schottky-Barriere eine Vorwärtsvorspannung angelegt wird (das Anodenmetall ist mit dem Pluspol der Stromversorgung verbunden, und das N-Typ-Substrat ist mit dem Minuspol der Stromversorgung verbunden), wird die Schottky-Barriere aktiviert Die Schicht verengt sich, ihr Innenwiderstand nimmt ab und es kommt zur Vorwärtsleitung. Wenn dagegen an beiden Enden der Schottky-Barriere eine Sperrvorspannung angelegt wird, wird die Schottky-Barriereschicht breiter, ihr Innenwiderstand erhöht sich und es kommt zur Sperrsperre.

3. Anwendung einer SiC-Schottky-Diode

SiC-Schottky-Dioden können häufig in Hochleistungsbereichen wie Schaltnetzteilen, Leistungsfaktorkorrekturschaltungen (PFC), unterbrechungsfreien Stromversorgungen (USV), Photovoltaik-Wechselrichtern usw. eingesetzt werden. Sie können Schaltungsverluste erheblich reduzieren und die Arbeitsfrequenz verbessern Schaltkreise.

In der PFC-Schaltung kann der Austausch der ursprünglichen Silizium-Fast-Recovery-Diode (FRD) durch eine SiC-SBD dazu führen, dass die Schaltung über 300 kHz arbeitet, während der Wirkungsgrad im Wesentlichen unverändert bleibt. Im Gegensatz dazu nimmt die Effizienz von Schaltungen mit Silizium-FRD oberhalb von 100 kHz stark ab. Mit zunehmender Arbeitsfrequenz nimmt das Volumen passiver Komponenten wie Induktivitäten entsprechend ab und das Volumen der gesamten Leiterplatte verringert sich um mehr als 30 %.

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