快恢復(fù)二極管結(jié)構(gòu)選擇

  為了提高快恢復(fù)速度，同時降低通態(tài)正向壓降。在設(shè)計上選擇穿通型結(jié)構(gòu)，采用更薄的漂移區(qū)。
  穿通型結(jié)構(gòu)的電場分布如圖1所示，呈現(xiàn)梯形。在漂移區(qū)內(nèi)由于雜質(zhì)濃度較低，電場強度變化更加緩慢。在N+襯底區(qū)，雜質(zhì)濃度很高，因此電場強度隨空間位置改變迅速。

  穿通型結(jié)構(gòu)的擊穿電壓可以表示為： 式中Ec是擊穿臨界電場(約2.35×10⁵V/cm)，Wp是穿通結(jié)構(gòu)的漂移區(qū)厚度，NDP是穿通結(jié)構(gòu)漂移區(qū)摻雜濃度。
  采用終端場限環(huán)、場板結(jié)構(gòu)后，仿真方法得到當(dāng)Wp為120µm時，滿足穿通設(shè)計要求，如圖2所示。
  快恢復(fù)二極管雙基區(qū)的設(shè)計有利于提高反向恢復(fù)軟度。外延雙基區(qū)結(jié)構(gòu)的村底摻雜濃度非常高，在生長高電阻率的外延層N1之前，在襯底上先行外延一層電阻率較N1區(qū)高，但卻遠遠低于襯底濃度的外延層N2作為緩沖層。外延層N1是決定器件的耐壓性，因而比較厚。
  緩沖層N2起到了阻擋耗盡區(qū)擴展、減小漂移區(qū)寬度、降低正向通態(tài)壓降的作用。當(dāng)器件反向偏置時，N1N2和N2N+界面間的電場減緩了漂移區(qū)少數(shù)載流子的抽取速度，使得有更多的電荷用于復(fù)合，有利于提高反向恢復(fù)特性的軟度。
  N2區(qū)的摻雜濃度是雙基區(qū)二極管的設(shè)計關(guān)鍵，濃度太低不足以阻擋耗盡區(qū)的擴展，太高又會喪失電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)。外延雙基區(qū)二極管可以精確控制N2區(qū)的濃度和寬度，反向恢復(fù)特性效果最好。   通過比較幾種外延雙基區(qū)結(jié)構(gòu)仿真結(jié)果，如圖3所示。選擇了N1層(電阻率85Ω.cm，厚度80µm)，N2層(電阻率30Ω.cm，厚度45µm)制造1200VFRD快恢復(fù)功率二極管。終端結(jié)構(gòu)場限環(huán)和場板的參數(shù)見表1。



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