4H-SIC碳化硅二极管的反向特性

  在掺杂较高硅基二极管中，隧穿效应被认为是一个重要因素，并且得到了充分的研究证明。然而，有关的文献和数据显示碳化硅器件模型研究中，由于其半导体制料的宽禁带特性，击穿效应主要由雪崩碰撞离化引起，隧道击穿效应的影响不需要考虑。因此，我们建立了雪崩碰撞离化的击穿模型。对4H-SIC pn结型二极管击穿特性进行模拟研究。
  已知反问饱和电流公式，电压取负值时，它导致二极管的电流密度-I₀称为反向饱和电流。I₀的值不仅依赖于材料参数如n_i，μ_h，μ_e，掺杂浓度，也依赖于外加电压(V_r>KT/q)。因为I₀与n_i²相关，因此它受到温度的影响很大。下图1为600K外延层材料 SiC长度为100μm，厚度3.8μm时反向击穿特性。

 
  击穿电压的温度系数是一个用于商量二极管高温和击穿特性的主要参数，又是二极管击穿机理的判据，理论可以得知，4H-SIC pn结二伋诗的雪崩击穿电压又有其负温度系数，随温度升高而增加，而隧道击穿影响不大。已知前边模拟计算得出，常温下，-10V时，漏电流密度是2.4×10¹³A/cm²。图1为二极管在600K的反向电流-电压特性，漏电流密度随温度升高増加，-100V时，值为1.2×0¹¹A/cm²。可见，高温时反向电压低于600V时，都表现了极好的整流牲性。当反向偏压高于600V时，二极管烧毁。由反向击穿电压的理论公式得出，线性缓变结和单边突变结的pn结反向击穿电压与临界击穿电场的成1.5次方和2次方的比例。因为SIC的临界击穿电场是Si的临界击穿电场的10倍，所以SIC碳化硅的击穿电压就是Si的几十倍。对于不同的材料，禁带愈窄则雪崩击穿电压愈低，这是因为碰撞电离是电子从价带激发到导带的过程，禁带愈窄愈容易发生，倍増愈明显，因而击穿电压就愈低。所以碳化硅SiC电子器件在高压的领域应用具有极大的优势。
 
 
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