I materiali in carburo di silicio (SiC) presentano vantaggi significativi in termini di caratteristiche chiave come l'ampiezza del gap di banda e l'intensità del campo di rottura critica e possono essere utilizzati per realizzare diodi Schottky ad alta tensione. Attualmente, i diodi Schottky SiC da 650 V-1700 V sono ampiamente utilizzati nei settori consumer, industriale, automobilistico e altri. Gli array di diodi Schottky basati su SiC hanno una maggiore efficienza energetica, una maggiore densità di potenza, dimensioni più piccole e maggiore affidabilità, che possono superare il limite del silicio nel campo della tecnologia dell'elettronica di potenza e diventare il dispositivo preferito per la nuova energia e l'elettronica di potenza. PAM-XIAMEN è in grado di fornireEpitassia del SiCper la preparazione di diodi Schottky, con la struttura specifica come segue:
1. Struttura epitassiale del diodo Schottky su SiC
Strato epitassiale: N-drift (leggermente drogato), utilizzato principalmente per sopportare la resistenza alla tensione inversa
Strato di substrato: N+ (fortemente drogato), che presenta caratteristiche di resistenza e mancanza di tolleranza alla tensione
Al fine di migliorare la competitività del prodotto, anche la struttura dei diodi Schottky al carburo di silicio si è evoluta dalla struttura standard del diodo a barriera Schottky (SBD) (Fig. 1a) al diodo Schottky a barriera di giunzione (JBS). Il cosiddetto JBS prevede l'iniezione di un pozzetto P sulla superficie dello strato epitassiale (Fig. 1b). Quando il dispositivo è soggetto a contropressione, si forma uno strato di esaurimento attorno a P attraverso il pozzo P e N-, riducendo la corrente di dispersione e migliorando la resistenza alla tensione inversa del dispositivo.
Fig. 1 Diagramma schematico della struttura del diodo Schottky: a. SBD; B. JBS
2. Come funziona un diodo Schottky?
La struttura di base di un diodo Schottky è mostrata in Fig 1a. In sostanza, quando un metallo e un materiale semiconduttore entrano in contatto, la banda di energia all'interfaccia del semiconduttore si piega, formando una barriera Schottky. Metallo e semiconduttore entrano in contatto, gli elettroni passeranno dal semiconduttore al metallo. Quando un semiconduttore perde elettroni, si carica positivamente, formando una regione di carica spaziale (composta da ioni positivi immobili), che impedisce agli elettroni del semiconduttore di continuare a muoversi verso il metallo, formando una barriera Schottky.
Quando viene applicata una tensione di polarizzazione diretta su entrambe le estremità della barriera Schottky (l'anodo metallico è collegato al polo positivo dell'alimentatore e il substrato di tipo N è collegato al polo negativo dell'alimentatore), la barriera Schottky lo strato si restringe, la sua resistenza interna diminuisce e si verifica la conduzione in avanti. Al contrario, se viene applicata una polarizzazione inversa ad entrambe le estremità della barriera Schottky, lo strato della barriera Schottky diventa più ampio, la sua resistenza interna aumenta e si verifica il taglio inverso.
3. Applicazione del diodo Schottky SiC
I diodi Schottky SiC possono essere ampiamente utilizzati in campi ad alta potenza come alimentatori a commutazione, circuiti di correzione del fattore di potenza (PFC), gruppi di continuità (UPS), inverter fotovoltaici, ecc. Possono ridurre significativamente le perdite del circuito e migliorare la frequenza di lavoro di circuiti.
Nel circuito PFC, la sostituzione del diodo a recupero rapido (FRD) originale in silicio con SBD SiC può far funzionare il circuito sopra i 300kHz, mentre l'efficienza rimane sostanzialmente invariata. Al contrario, l’efficienza dei circuiti che utilizzano FRD in silicio diminuisce drasticamente sopra i 100kHz. All'aumentare della frequenza di lavoro, il volume dei componenti passivi come gli induttori diminuisce di conseguenza e il volume dell'intero circuito diminuisce di oltre il 30%.
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