快恢復(fù)二極管的鉑擴散分析

  一、快恢復(fù)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(fù)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(biāo)外，二極管的反向恢復(fù)特性成為主要被關(guān)注的參數(shù)?？旎謴?fù)功率二極管具有反向恢復(fù)時間短、開關(guān)特性好、正向電流大等優(yōu)點。近年來，隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，快恢復(fù)二極管廣泛用于脈寬調(diào)制器、交流電機變頻調(diào)速器、開關(guān)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(fù)二極管市場需求的不斷增大，目前國內(nèi)很多半導(dǎo)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)設(shè)計來改善快恢復(fù)二極管中導(dǎo)通損耗與開關(guān)頻率間的矛盾關(guān)系。
 
  二、快恢復(fù)二極管的鉑擴散分析
  作為開關(guān)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(fù)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(fù)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(zhì)，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(fù)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(rèn)為是一個重要的少子復(fù)合中心。
  理論上講，雜質(zhì)能級越靠近禁帶中央，俘獲幾率越大，而硅PN結(jié)漏電流主要是耗盡層產(chǎn)生電流，正偏時大的復(fù)合率對應(yīng)反偏時大的復(fù)合率。與金的主要復(fù)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??；另外，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(dāng)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(fù)時間trr之間的折衷曲線，但是通過合理的設(shè)計器件結(jié)構(gòu)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(fù)合中心。
 
 
 



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