用碳化硅做二极管

用碳化硅做二极管

MOUSER网站中碳化硅半导体器件如下所示：

可以看出，大部分产品都是肖特基二极管。

之前我们讲MOSFET和HEMT结构中分别使用PN结和肖特基结作为栅极来作为开关。那其实可以直接把这个栅极取出，作为一种加正向电压和加反向电压会出现不同效果的器件——二极管。

通常来说，二极管指的是PN结二极管，具有P型半导体+N型半导体的结构，也就是一个PN结两端连上导线。电流可以从P流向N，没法从N流向P，直到电压过大击穿为止。

肖特基二极管指的是金属+N型半导体的结构，也就是一个肖特基结两端连上导线。电流从金属流向N的时候低电阻，从N流向金属时高电阻。因为没有P型半导体，所以载流子都是电子，因此肖特基二极管比PN结二极管具有更高的传输速率。

但是，SiC二极管通常有3种类型：

PiN二极管主要由N型4H-SiC+P型4H-SiC+非晶硅组成，基本结构为N型4H-SiC衬底、N型4H-SiC外延层、非晶硅层（本征半导体层，Intrinsic）、P型4H-SiC外延层、欧姆接触层。

肖特基二极管（Schottky Barrier Diode，SBD），主要由镍、金、钯、钛、钴等金属+N型4H-SiC组成，基本结构为N型4H-SiC衬底、N型4H-SiC外延层、金属层（肖特基接触层）、欧姆接触层。传统的硅肖特基二极管，由于所有金属与硅的功函数差都不很大，硅的肖特基势垒较低（1eV以下），导致硅肖特基二极管的反向漏电流偏大，阻断电压较低，只能用于一二百伏的低电压场合且不适合在 150 ℃以上工作。然而，许多金属都可以与碳化硅形成肖特基势垒高度1eV以上的肖特基接触，所以碳化硅肖特基二极管可以实现650V、1200V和1700V。650V二极管用于计算机、服务器和电信电源内的功率因数校正电路(PFC) 以及高压电池充电器内的副边整流器。1200V 和 1700V 二极管用于太阳能升压电路、变换器、焊接和工业电源中的各种电路。

结势垒控制肖特基二极管（Junction Barrier Controlled Schottky Diode，JBS），是在SBD的基础上，通过添加部分的P型区域调节结势垒。基本结构为N型4H-SiC衬底、N型4H-SiC外延层+注入部分P型外延区域、金属层（肖特基接触层）、欧姆接触层。SBD和JBS对比图如下：

总结，只要有结来使得正反两个方向出现极性，那么就可以作为二极管。这里还是体现了半导体行业，通过半导体的组合来控制能带的思想。四种二极管如下图所示：黑色为金属，橙色为P型半导体，绿色为N型半导体，灰色为本征半导体。

参考文献

https://baike.baidu.com/item/碳化硅肖特基二极管/19450673

【第二篇】SiC 器件和封装技术现状

https://mp.weixin.qq.com/s/WU2mJ-CioSq2R9TmoYiT6A

[中国发明,中国发明授权] CN201510746482.X 一种碳化硅PiN器件的欧姆接触方法

https://blog.csdn.net/weixin_43747182/article/details/87094774

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