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SiC SBD的高耐压(反压)特性

碳化硅(SiC)是一种宽带隙半导体,其带隙宽度为3.26eV,远高于硅(Si)的带隙宽度(=1.12eV)。SiC具有较高的击穿电场和较高的热导率,这是由于它具有较低的晶格常数(即较短的原子间距离)从而具有较高的原子键。

Si和SiC的物理性质比较

特性 单位 Si 4H-SiC
带隙 eV 1.12 3.26
电子迁移率,μe cm2/Vs 1400 1000/1200
空穴迁移率,μh 600 120
击穿电场,Ec V/cm 3.0×105 2.8×106
热导率,λ W/cmK 1.5 4.9
饱和电子漂移速度,Vsat cm/s
1.0×107 2.2×107
相对介电常数,ε   11.8 9.7/10.2
Si SBD Withstand voltage/Depletion Region

当具有传统结构的SBD反向偏压时,耗尽区将延伸到半导体中,如下所示。由击穿电场和耗尽区宽度形成的三角形区域代表SBD耐受电压。耗尽区深度与掺杂浓度成反比。提高掺杂浓度有助于降低硅的电阻,从而降低SBD正向电压(VF),但要牺牲耐受电压(即三角形区域)。碳化硅的击穿电场几乎是硅的10倍。因此,如下图所示,即使SiC SBD是重掺杂的,也可以增加SiC SBD相对于Si SBD的耐受电压(即三角形区域)。
此外,由于耗尽层因较高浓度而拉伸较小,因此芯片的厚度将小于采用Si的情况。半导体(Si或SiC)的厚度可以看作是正向的串联电阻,因此可以通过减小厚度来提高正向电压。

SiC肖特基二极管

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