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以碳化硅(SiC)为代表的第三代半导体材料,因其优异的物理特性,使其能在高压、高温的环境下工作,极大地提高了现有能源的转换效率,不仅在传统工业领域,而且在太阳能、风能、混合动力车辆等新能源领域也能发挥重要作用。高压碳化硅功率整流器由于具有优异的直流特性和开关特性,特别适合在高压功率电力电子领域使用。4H-SiC PiN功率整流器在获得极高的的反向击穿电压的同时又能使反向泄漏电流抑制到最低。4H-SiC JBS功率整流器具有独特的结构特点,使其能够兼顾PiN二极管高击穿电压和SBD低导通电阻等优点,是目前4H-SiC功率整流器中最为常见的器件之一。本文以半导体器件物理基本理论为基础,利用业界主流的器件仿真软件Silvaco-Atlas对4H-SiC PiN和4H-SiC JBS功率整流器进行了研究。首先根据理论分析和仿真验证,完成器件元胞参数的确定。以数值仿真工具为基础,对两种器件的正向特性、温度特性以及瞬态特性进行了理论分析和仿真研究。其次对各种常规结终端技术,包括场板(Field Plate,FP)技术、场限环(Field Limiting Ring,FLR)技术以及多种结终端扩展(Junction Termination Extension,JTE)技术进行了仿真研究。其中对一种空间电荷调制JTE(Space Modulated JTE,SM-JTE)终端结构进行了仿真研究,该结构采用了终端电荷调制技术降低JTE结构的末端等效剂量,避免了普通JTE终端结构的提前击穿,实现了高于单区JTE的终端效率,并且能有效增大工艺容差。最后选取了仿真设计中比较理想的终端结构进行了流片实验,并对流片结果进行了测试分析。流片实验结果表明,采用JTE结构的碳化硅PiN功率整流器达到了3000V的反向击穿电压,正向导通压降为3.4V;采用场限环结构的碳化硅JBS功率整流器反向击穿电压达到了5000V的反向击穿电压,其导通电阻低至6.3 mΩ·cm2。