\ 1 \

  SiC肖特基势垒二极管的特征，及与Si二极管的比较  

 

 

我们从SiC肖特基势垒二极管（以下简称“SBD”）的结构开始介绍。如下图所示，为了形成肖特基势垒，将半导体SiC与金属相接合（肖特基结）。结构与Si肖特基势垒二极管基本相同，其重要特征也是具备高速特性。

 

而SiC-SBD的特征是其不仅拥有优异的高速性还同时实现了高耐压。要想提高Si-SBD的耐压，只要增厚图中的n-型层、降低载流子浓度即可，但这会带来阻值上升、VF变高等损耗较大无法实际应用的问题。因此，Si-SBD的耐压200V已经是极限。而SiC拥有超过硅10倍的绝缘击穿场强,所以不仅能保持实际应用特性且可耐高压。

通过Si二极管来应对SBD以上的耐压的是PN结二极管（称为“PND”）。下图为Si-PN二极管的结构。SBD是仅电子移动，电流流动，而PN结二极管是通过电子和空穴（孔）使电流流动。通过在n-层积蓄少数载流子的空穴使阻值下降，从而同时实现高耐压和低阻值，但关断的速度会变慢。

 

尽管FRD（快速恢复二极管）利用PN结二极管提高了速度，但尽管如此，trr（反向恢复时间）特性等劣于SBD。因此，trr损耗是高耐压Si PN结二极管的重大研究项目。此时，开关电源无法对应高速的开关频率也是课题之一。

右上图表示Si的SBD、PND、FRD和SiC-SBD耐压的覆盖范围。可以看出SiC-SBD基本覆盖了PND/FRD的耐压范围。SiC-SBD可同时实现高速性和高耐压，与PND/FRD相比Err（恢复损耗）显著降低，开关频率也可提高，因此可使用小型变压器和电容器，有助于设备小型化。