两种SiGe/Si快速开关功率二极管新结构的模拟与理论分析

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SiGe二极管(p~+(SiGe)-n~--n~+)作为SiGe/Si异质结材料系统研究的一个分支,由于具有显著改善原有Si PiN二极管性能并且较好兼容于Si工艺的特点,因而越来越引起广泛的关注和研究。Si PiN二极管由于其材料特性的局限性,使开关功耗随开关频率的提高而增大,通常采用寿命控制技术(如掺金、铂和辐照等)降低少数载流子寿命从而降低开关功耗。但少子寿命控制技术在减少存贮电贺Q_s的同时,也增大了正向通态压降V_f,和反向漏电流I_r,因此很难实现Qs-V_f-I_r三者良好的折衷关系。SiGe材料和SiGe/Si异质结技术的引入改变了这一现状。 本文在对SiGe/Si异质结快速开关功率二极管的研究基础上,提出了两种SiGe/Si快速开关功率二极管的新结构:ⅰ基区渐变掺杂型SiGe异质结开关功率二极管和台面结构SiGe异质结开关功率二极管。在利用MEDICI对它们的反向恢复、Ⅰ-Ⅴ特性和温度特性等进行模拟后及分析后,又给出ⅰ基区渐变掺杂厚度、方式以及台面模型等参数的优化设计过程。研究结果表明,在采用ⅰ基区渐变掺杂和台面结构后的p~+(SiGe)-n~--n~+异质结中,我们得到了更快而软的反向恢复特性,和更低通态压降的正向导通特性,且温度特性也有明显改善。多数特性指标超过了Si同类型结构和原始PiN二极管结构。本文对于p~+(SiGe)-n~--n~+异质结二极管的数值模拟、设计和研制工作具有一定的参考意义。
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