高压4H-SiC JBS功率整流器的设计优化与实验验证

发布时间：2023-03-23 04:19

　　随着应用环境的不断变化,传统硅基器件的应用已经接近其理论极限值,不能满足日益提高的应用要求,因此必须研究新的半导体材料。第三代半导体材料4H-SiC具有十分优良的特性,它的击穿场强是硅材料的10倍,禁带宽度和热导率是硅材料的3倍,载流子饱和速度是硅材料的2倍。4H-SiC材料具有的这些优良特性,特别适合应用于功率电子领域。在功率二极管结构中,结势垒肖特基二极管JBS(junction barrier controlled Schottkey)是一种特别重要的结构。其结构特性决定,当给JBS正向偏置电压时,JBS中的肖特基由于势垒较低,所以会比PN结先进入导通状态;当给JBS加反向偏置时,由于JBS中PN结的耗尽区会向沟道区扩展,从而有效的提高了器件的击穿电压。由于JBS功率二极管的高阻断特性、快速开关特性、大电流特性成为一种主流二极管结构,因此本文主要讨论的器件结构就是4H-SiC JBS功率整流器。论文的主要内容如下:(1)通过不断调查研究国内外的各项资料,明确建立4kV 4H-SiC JBS二极管所需要的仿真模型,这些包括迁移率模型、场相关模型、俄歇复合模型、碰撞电离模型、不完全电...

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 SiC JBS功率整流器的发展与现状
    1.2 本论文的主要内容
    1.3 本论文的结构安排
第二章 半导体器件的原理及仿真技术
    2.1 半导体器件基本物理方程
    2.2 半导体击穿理论
    2.3 仿真平台介绍
        2.3.1 仿真软件介绍
        2.3.2 仿真物理模型简介
    2.4 本章小结
第三章 4H-SIC整流器元胞结构设计
    3.1 碳化硅功率整流器结构
        3.1.1 4H-SiC PiN功率整流器结构
        3.1.2 4H-SiC SBD功率整流器结构
        3.1.3 4H-SiC JBS功率整流器结构
    3.2 4H-SiC JBS二极管元胞结构设计
        3.2.1 N-外延层厚度浓度
        3.2.2 P+环宽度W和P+环间距S
        3.2.3 P+环浓度分布
    3.3 本章小结
第四章 4H-SICJBS整流器结终端设计
    4.1 平面器件曲率效应
    4.2 场板技术研究
    4.3 场限环(保护环)技术研究
    4.4 JTE结终端扩展技术研究
        4.4.1 单区JTE结终端结构
        4.4.2 单区刻蚀型JTE结终端结构
        4.4.3 多区刻蚀型JTE结终端结构设计
    4.5 本章小结
第五章 JBS功率整流器工艺流程和版图设计
    5.1 4H-SiC 功率二极管流片实验工艺流程
    5.2 流片实验测试
    5.3 本章小结
第六章 结论
    6.1 本文的主要工作
    6.2 本文的问题及展望
致谢
参考文献



本文编号：3768268