与Ge、Si等传统半导体材料相比较,第三代半导体材料(SiC)具有优异的材料性能:禁带宽度大、击穿电场高、热导率大和饱和电子漂移速度高等特点。是制造耐高温、抗辐照、大功率等恶劣环境下电力电子器件最理想的材料。混合PiN肖特基(MPS)二极管,具有开启电压小、导通电流大、开关速度快、反向漏电流小、击穿电压高的特点,是最为理想的一种功率二极管。兼具SBD二极管良好的正向特性、开关特性和PiN二极管优异的击穿特性。SiC卓越的材料特性,加之MPS二极管优异的结构优势,使得SiC MPS二极管成为最有发展潜力的一类功率二极管。本文首先使用TCAD对MPS二极管内部的PN结与肖特基结的能带进行分析,揭示了 MPS二极管中PN结开启电压较单独的PiN二极管大背后的物理机理。接着研究了 MPS二极管结构参数对双极导通电压的影响,给出了计算MPS二极管双极导通电压的解析模型,经验证该模型的计算结果与仿真结果基本一致。下一步分析了结构参数对平面MPS二极管正向导通特性和击穿特性的影响。最后分析了 MPS二极管的浪涌过程,并研究了结构参数对浪涌特性的影响。对于传统沟槽结构MPS二极管,使用仿真研究了沟槽深度对器件正向导通和反向阻断特性影响。通过改变沟槽结构势垒高度和肖特基宽度,与平面结构比较正向特性和击穿特性,证明了沟槽结构的优势。而且沟槽结构的浪涌特性更优越,在沟槽深度为1.5 μm,相比于平面结构,最高结温降低了 12%,双极导通电压降低了 20%。为了改善传统沟槽的正向导通特性,提出了一种新型氧化物沟槽MPS二极管结构(TOMPS),相比于传统沟槽结构在反特性退化不严重的情况下,显著改善其正向特性。因为存在电荷共享的原因,在相同导通电阻下,TOMPS结构相比于平面结构原胞大小降低了 1 0%;而且双极导通电压比传统沟槽结构降低了 2.3%。最后分析了结构参数对TOMPS二极管结构特性的影响。