快恢復二極管的鉑擴散分析

  一、快恢復二極管概述
  在現(xiàn)代電力電子線路裝置中，除了大功率高頻整流的基本功能之外，功率二極管還日益肩負起續(xù)流、隔離、箝位、吸收等越來越多的功能。除了電壓、電流的指標外，二極管的反向恢復特性成為主要被關注的參數(shù)?？旎謴凸β识O管具有反向恢復時間短、開關特性好、正向電流大等優(yōu)點。近年來，隨著電力電子技術的不斷發(fā)展，快恢復二極管廣泛用于脈寬調制器、交流電機變頻調速器、開關電源、不間斷電源、高頻加熱等裝置中，作高頻、高壓、大電流整流、續(xù)流及保護用。隨著快恢復二極管市場需求的不斷增大，目前國內很多半導體公司致力于開發(fā)快速二極管系列產(chǎn)品。為了獲取高壓、高頻、低損耗功率二極管，研究人員正在兩個方向進行探索。一是采用新材料新結構研制新型功率二極管，二是沿用成熟的硅基器件工藝，通過合理的器件結構設計來改善快恢復二極管中導通損耗與開關頻率間的矛盾關系。
 
  二、快恢復二極管的鉑擴散分析
  作為開關器件的壽命控制元素，必須具備以下這些條件：
  a能在硅中形成起復合中心作用的深能級，能有效地俘獲電子和空穴；
  b.在硅中有足夠的固溶度；
  c、高的擴散系數(shù)和適中的擴散溫度
  d、擴散過程易于控制。
  在完成壽命控制的各種方法中較為常見的是鉑擴散和金擴散。擴金的器件在正向壓降VF和反向恢復時間trr之間有最佳的折衷曲線，但是顯示出最大的漏電流。擴鉑器件的漏電流比擴金器件的低一個數(shù)量級。
鉑是過渡元素，和金一樣，在硅中是快擴散雜質，圖1所示的是鉑和金硅中的能級。

  從圖1 可以的知，金在硅中的為Ec-0.5eV和Ev+0.35eV。在N型硅中，位于Ec-0.54eV的金能級是主要大復合能級。鉑在N型硅中發(fā)現(xiàn)了四個深能級，分別是Ec-0.19eV、Ec-0.32eV、Ev+0.42eV，其中Ev+0.42eV能級被認為是一個重要的少子復合中心。
  理論上講，雜質能級越靠近禁帶中央，俘獲幾率越大，而硅PN結漏電流主要是耗盡層產(chǎn)生電流，正偏時大的復合率對應反偏時大的復合率。與金的主要復合中心能級Ec-0.5eV相比，Ev+0.42eV較為遠離禁帶中央，產(chǎn)生的漏電流比摻金器件的?。涣硗?，有文獻報道，擴鉑對器件的擊穿電壓影響較小。從擴散特性當面講，擴鉑形成的替位原子是穩(wěn)定的原子缺陷，因此器件的高溫穩(wěn)定性好。雖然擴鉑器件與擴金器件相比具有較差的正向壓降VF和反向恢復時間trr之間的折衷曲線，但是通過合理的設計器件結構以及工藝，擴鉑器件能夠獲得較為理想的VF與trr的折衷?；谝陨蟽?yōu)點，鉑形成的缺陷是較為理想的復合中心。
 
 
 



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