碳化矽二極管於1985年問世。吉田是在(zài)3C-碳化矽上做的。其肖特基勢壘高度通過電容測量為1.15 (0.15) eV,通過光學響(xiǎng)應測量為1.11 (0.03) eV。它的擊穿電壓隻有8伏。第一個6H-碳化(huà)矽肖特基二極管的(de)擊穿電壓約為200伏。Bhatnagar報道了(le)第一個高電壓400伏(fú)6H-SiC肖特基勢壘二極管,具有(yǒu)低導通狀態電壓降(1 V)和無反向恢複電流。隨著碳化矽單(dān)晶、外延質量和技術水平的不斷提高,越來越多性能優越的碳化矽二極管被報道。
1993年,報(bào)道了第一個擊穿電(diàn)壓超過(guò)1000伏的(de)碳化矽二極管。器件的肖特基接(jiē)觸金屬是鈀。它采用氮型(xíng)外(wài)延,摻雜濃度為110厘米,厚度為10微米。1995年前後出現了高質量的4H-碳化矽單(dān)晶。它比6H-碳化矽具有(yǒu)更高(gāo)的電子遷移(yí)率和更大的臨界擊穿電場,這使得人們更傾向於研究4H-碳化矽肖特基二極管。
1995年首次報道了鎳/4H-碳化矽(guī)二極管。外延摻雜濃度(dù)為11016厘米,厚度為10微米,擊穿電壓為1000伏,100安/厘米時正向壓降為1.06伏,室溫下比導通電(diàn)阻為210厘(lí)米。2005年,中村友紀等人(rén)使用鉬作為肖特基接觸,擊穿電壓為4.15千伏,比(bǐ)接觸電阻為9.07米厘米。肖特基二極管的勢壘高度也隨著退火(huǒ)溫度的增加而增加。在退火溫度為600時,勢壘高度(dù)為1.21 eV,而理想因子是穩定的,隨著退火溫度的升高變化不大。趙建(jiàn)輝利用氮型碳化矽外延和多級結終端擴展技術製作(zuò)了擊穿電壓高達10.8千伏的鎳/4H-碳化矽肖特基二極管。外延摻雜(zá)濃度為5.610cm,厚度為115m。肖特基二極管采用多級結終端(duān)擴展技術,保護肖特基結(jié)邊緣不被過(guò)早擊穿。
碳化矽二極管在導通過程中沒有(yǒu)額外的載流子注入和存儲,因此(cǐ)反向恢複(fù)電流小,關斷過程快,開關損耗小。傳統(tǒng)的矽肖特基二極管隻能用於120-200伏的(de)低(dī)壓場合,不適合在150以上工作,因為所(suǒ)有金屬與矽的功函數差不是很大,矽的肖特基勢壘低(dī),矽SBD的反向漏電流大,阻擋電壓低。然而,碳化矽SBD彌補了矽SBD的短缺。許多金屬,如鎳、金、鈀、鈦、鈷等。可以與肖(xiāo)特基勢壘高度超過(guò)1 eV的碳化矽形(xíng)成肖特基接觸。據報道,金/4H-碳化矽接觸的勢(shì)壘高(gāo)度可以達到1.73 eV,而鈦/4H-碳化矽接觸的勢壘高度相對較低,但最高也可以達到1.1 eV。6H-SiC和各種金屬觸點之(zhī)間的肖特(tè)基勢壘高度變化很大,最小值為0.5 eV,最大值為1.7 eV。因此,SBD已成為碳化矽電(diàn)力電子器件發展(zhǎn)的(de)第(dì)一個重點。它是(shì)一種集高電壓、高速度、低功耗和耐高溫於(yú)一體的理(lǐ)想器件。目前,世界上已相繼開發出多種成功程度很高的碳(tàn)化矽器件。
上述所講解的就是
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