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随着电力电子技术的发展,功率半导体器件作为其核心器件得到了广泛的关注和研究。功率MOSFET和IGBT等现代功率整流器件的发展对功率二极管提出了更高的要求,Pi N和肖特基等传统功率二极管的性能急需改善。结势垒控制肖特基(JBS)二极管因为具有肖特基二极管的快速特性和比其更好的反向特性受到了广泛的关注。本文对JBS的工作原理和参数优化进行了探讨和研究。本文首先对肖特基二极管和JBS二极管的结构和工作原理进行了理论分析。在深入理解JBS二极管工作原理的基础上,分别建立了硅50V和4H-SIC 3000V JBS初始结构模型,利用silvaco仿真软件对肖特基二极管和JBS二极管进行了仿真分析,并与理论分析进行了对比,验证了仿真方法的正确性以及JBS二极管较肖特基二极管在性能上的改善。之后对两种器件的结构参数——不同肖特基接触面积和P+区结深对JBS二极管正向特性和阻断特性的影响进行了仿真分析。JBS二极管的正向特性着随P+区面积和结深的增加,电流传导路径发生改变,导电面积减少,使导电特性略有下降。同时由于PN结二维电场的引入,肖特基区域表面电场降低,使得JBS二极管的反向阻断特性有所改善。随P+区面积和结深的增加,反向击穿电压有所增加,反向漏电有所减小,综合正、反特性的仿真分析,给出了硅50V和4H-SIC 3000V JBS二极管优化结构参数:在1.25μm元胞间距的前提下,硅50V JBS二极管的P区接触宽度和结深最佳值分别为0.765μm和0.9μm,3000V 4H-SIC JBS二极管的P~+区接触宽度和结深最佳值分别为0.75μm和1.2μm。当P+区结深延伸到接近衬底时,形成了超级结JBS结构,其反向特性得到了大幅度的改善。在分析超级结JBS二极管工作原理的基础上,对其结构进行了仿真,优化设计了P、N柱区的结构参数。在P+区结深和宽度为9μm和0.75μm、N柱区宽度为0.5μm的条件下,其阻断电压可达到200V。论文还对JBS二极管的反向恢复特性进行了仿真分析,验证了JBS依然保留肖特基二极管开关速度快的特点。普通JBS二极管和超级结JBS二极管是在普通肖特基二极管的基础上发展起来的单极型功率二极管,由于PN结的引入极大改善了肖特基二极管的反向特性。通过优化设计结构参数,器件在正向导通、反向阻断和反向恢复三个方面得到了全面的提升。