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碳化硅肖特基二极管 |
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SiC 肖特基势垒二极管在 1985 年问世，是 Yoshida 制作在 3C-SiC 上的，它的肖特基势垒高度用电容测量是 1.15 (±0.15) eV，用光响应测量是 1.11 (±0.03) eV，它的击穿电压只有8 V，只6H-SiC肖特基二极管的击穿电压大约有200 V，它是由 Glover. G. H 报道出来的。Bhatnagar 报道了个高压 400 V 6H-SiC 肖特基势垒二极管 ，这个二极管有低通态压降（1 V），没有反向恢复电流。随着碳化硅单晶、外延质量及碳化硅工艺水平不断地不断提高，越来越多性能的碳化硅肖特基二极管被报道。1993 年报道了只击穿电压超过 1000V的碳化硅肖特基二极管，该器件的肖特基接触金属是 Pd，它采用 N 型外延的掺杂浓度1×10cm，厚度是 10μm。的4H-SiC单晶的在 1995 年左右出现，它比6H-SiC的电子迁移率要高，临界击穿电场要大很多，这使得人们更倾向于研究4H-SiC的肖特基二极管。
国内的SiC功率器件研究方面因为受到 SiC 单晶材料和外延设备的限制起步比较晚，但是却紧紧跟踪国外碳化硅器件的发展形势。国家十分重视碳化硅材料及其器件的研究， 在国家的大力支持下经已经初步形成了研究 SiC 晶体生长、SiC器件设计和制造的队伍。电子科技大学致力于器件结构设计方面，在新结构、器件结终端和器件击穿机理方面做了很多的工作，并且提出宽禁带半导体器件优值理论和宽禁带半导体功率双极型晶体管特性理论。
碳化硅作为一种宽禁带半导体材料，比传统的硅基器件具有更的性能。碳化硅的宽禁带(3.26eV)、高临界场(3×106V/cm)和高导热系数(49W/mK)使功率半导体器件效率更高，运行速度更快，能够有效降低产品成本、体积及重量。
碳化硅具有载流子饱和速度高和热导率大的特点，应用开关频率可达到1MHz，在高频应用中优势明显，其中碳化硅肖特基二极管（SiC JBS）耐压可以达到6000V以上。相对应的，硅材料的禁带宽度较低，在较低的温度下硅器件本征载流子浓度较高，而高的漏电流会造成热击穿，这限制了器件在高温环境和大功率耗散条件下工作。
碳化硅肖特基二极管的开启导通电压比硅快速恢复二极管较低，如果要降低VF值，需要减薄肖特基势垒的高度，但这会使器件反向偏压时的漏电流增大。碳化硅肖特基二极管的温度特性与硅快速恢复二极管不同，当温度升高时导通阻抗会增加，VF值也上升，这样器件发热不易发生热失控，更适合并联使用。
肖特基二极管，又称热载流子二极管，通过金属和半导体接触(肖特基接触)形成肖特基势垒，实现整流。与普通PN结二极管相比，肖特基二极管的反向恢复惯性非常低。因此，肖特基二极管适用于高频整流或高速开关。
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