SiC उच्च वोल्टेज एसबीडी

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SiC उच्च वोल्टेज एसबीडी

क्योंकि Si और GaAs की बाधा ऊंचाई और महत्वपूर्ण विद्युत क्षेत्र ब्रॉडबैंड सेमीकंडक्टर की तुलना में कम है, Si और GaAs से बने SBD का ब्रेकडाउन वोल्टेज और रिवर्स लीकेज करंट कम और बड़ा है। सिलिकॉन कार्बाइड (एसआईसी) सामग्री में एक विस्तृत बैंड गैप (2.2ev{2}}.2ev), एक उच्च क्रिटिकल ब्रेकडाउन विद्युत क्षेत्र (2V / सेमी-4 × 106v / सेमी), एक उच्च संतृप्ति गति (2) है × 107 सेमी / सेकंड), 4.9w / (सेमी · के) की उच्च तापीय चालकता, एक मजबूत रासायनिक संक्षारण प्रतिरोध, एक उच्च कठोरता, और एक अपेक्षाकृत परिपक्व सामग्री की तैयारी और विनिर्माण प्रक्रिया। यह उच्च वोल्टेज प्रतिरोध, कम फॉरवर्ड वोल्टेज ड्रॉप और उच्च स्विचिंग गति के साथ एसबीडी बनाने के लिए एक आदर्श नई सामग्री है।

1999 में, संयुक्त राज्य अमेरिका के पर्ड्यू विश्वविद्यालय ने संयुक्त राज्य अमेरिका की नौसेना द्वारा वित्त पोषित मुरी परियोजना में 4.9kv SiC पावर SBD विकसित किया, जिसने SBD वोल्टेज को झेलने में मौलिक सफलता हासिल की। ​​SBD के फॉरवर्ड वोल्टेज ड्रॉप और रिवर्स लीकेज करंट सीधे बिजली हानि को प्रभावित करते हैं। एसबीडी रेक्टिफायर और सिस्टम दक्षता की। यह विरोधाभासी है कि कम फॉरवर्ड वोल्टेज के लिए कम शोट्की बैरियर ऊंचाई की आवश्यकता होती है और उच्च रिवर्स ब्रेकडाउन वोल्टेज के लिए यथासंभव उच्च बैरियर ऊंचाई की आवश्यकता होती है। इसलिए, अवरोधक धातु का चुनाव बहुत महत्वपूर्ण है क्योंकि इसे एक समझौता माना जाना चाहिए। Ni और Ti, n-प्रकार SiC के लिए आदर्श शोट्की अवरोधक धातुएँ हैं। क्योंकि Ni/SiC की बाधा ऊंचाई Ti/SiC की तुलना में अधिक है, पहले वाले में रिवर्स लीकेज करंट कम होता है और दूसरे में आगे की ओर वोल्टेज ड्रॉप कम होता है। कम फॉरवर्ड वोल्टेज और रिवर्स लीकेज करंट के साथ एसआईसीएसबीडी प्राप्त करने के लिए, नी संपर्क और टीआई संपर्क और उच्च / निम्न बाधा बायमेटल ग्रूव (डीएमटी) संरचना के साथ एसआईसीएसबीडी का डिजाइन संभव है। इस संरचना के साथ, sicsbd का रिवर्स लीकेज करंट 300V रिवर्स बायस पर प्लेनर Ti Schotky रेक्टिफायर की तुलना में 75 गुना छोटा है, और फॉरवर्ड लीकेज करंट nisbd के समान है। सुरक्षात्मक रिंग के साथ 6h sicsbd का उपयोग करते हुए, ब्रेकडाउन वोल्टेज 550V तक है।

रिपोर्टों के अनुसार, सेमीज़ेटरलिंग एट अल। 6h SiC सब्सट्रेट पर एपिटैक्स्ड 1 0 μ m n-प्रकार की परत, और फिर आयन प्रत्यारोपण द्वारा समानांतर P + स्ट्रिप्स की एक श्रृंखला बनाई गई। शीर्ष अवरोधक धातु टीआई है। यह संरचना चित्र 2 में जंक्शन बैरियर शोट्की (जेबीएस) डिवाइस के समान है। आगे की विशेषताएं टीआई शोट्की बैरियर के समान हैं, और रिवर्स लीकेज करंट पीएन और टीआई शोट्की बैरियर के बीच है, ऑन स्टेट प्रतिरोध घनत्व है 20 मीटर Ω· सेमी2, अवरोधक वोल्टेज 1.1 केवी है, और 200 वी रिवर्स बायस के तहत रिसाव वर्तमान घनत्व 10 μ ए / सेमी2 है। इसके अलावा, आर. रेहुनाथन ने पी-टाइप 4एच के विकास परिणामों की सूचना दी? Sicsbd और 6 घंटे? Sicsbd. मेटल बैरियर के रूप में Ti के साथ पी-टाइप 4h-sicsbd और 6h-sicsbd का रिवर्स ब्रेकडाउन वोल्टेज क्रमशः 600V और 540V है, और 100V रिवर्स बायस के तहत लीकेज करंट घनत्व 0.1 μ A / cm2 (25 डिग्री) से कम है।

SiC विद्युत अर्धचालक उपकरण बनाने के लिए एक आदर्श सामग्री है। 4 मई 2000 को, संयुक्त राज्य अमेरिका की क्री और जापान की कंसाई इलेक्ट्रिक पावर कंपनी ने संयुक्त रूप से 12.3kv SiC पावर डायोड के सफल विकास की घोषणा की, जिसमें 100A/cm2 के वर्तमान घनत्व पर 4.9v के VF का फॉरवर्ड वोल्टेज ड्रॉप होता है। यह पूरी तरह से पावर डायोड बनाने के लिए SiC सामग्री की महान शक्ति को दर्शाता है।

एसबीडी में, SiC और JBS संरचना वाले उपकरणों में विकास की काफी संभावनाएं हैं। हाई-वोल्टेज पावर डायोड के क्षेत्र में, एसबीडी निश्चित रूप से एक स्थान पर कब्जा कर लेगा।