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1、30A4H-SiC肖特基二极管作为IGBT续流二极管的研究第3O卷第2期2010年6月固体电子学研究与进展RESEARCH&PROGRESSOFSSEVo1.30,No.2Jun.,2010600V一30A4H—SiC肖特基二极管作为IGBT续流二极管的研究李宇柱倪炜江李哲洋李贾陈辰陈效建(南京电子器件研究所,单片集成电路和模块国家级重点实验室,南京,210016)2010一Ol一15收稿,2010—02—23收改稿摘要:采用碳化硅外延和器件工艺制造了碳化硅肖特基(SBD)二极管,耐压超过600V.正向压降为1.6V时,器件电流达到
2、30A.作为IGBT续流二极管,600V碳化硅肖特基二极管和国际整流器公司的600V超快恢复二极管(Ultrafastdiode)进行了对比:125℃IGBT模块动态开关测试中,碳化硅二极管的反向恢复能耗比硅二极管节省9O%,相应的IGBT开通能耗节省3o.另外反向恢复中过电压从4O降为10,这是由于碳化硅的软度高,提高了模块的可靠性.关键词:4H碳化硅;肖特基二极管;快恢复二极管;软度中图分类号:TN31l.8;TN304.054文献标识码:A文章编号:1000—3819(2Oio)02—292—05600V—-30A4H-SiCSBDU
3、sedasFreewheelingDiodeforIGBTModuleIIYuzhuNIWeijiangLIZheyangLIYunCHENChenCHENXiaojian(NationalKeyLaboratoryofMonolithicIntegratedCircuitsandModules,NmoingElectronicDevicesInstitute,Nanjing,210016,CHN)Abstract:The600V4H—SiCSchottkyBarrierDlode(SBD)wasdesignedandfabricatedb
4、ased011in—houseSiCepitaxyanddevicetechnology.TheSiCSBDwaspackagedtogetherwithtotalcurrentof30Aandforwardvoltagedropof1.6V.Asafree—wheelingdiodefortheSiIG—BT(switchingmeasurementsweredoneat125C),the600VSiCSBDwascomparedtothe600Vultra—fastdiodefromInternationa1RectifierCo..T
5、heSiCdiodeachieved90recoverylOSSre—ductiontheandcorrespondingIGBTshowed309/6lowerturn—onloss.Alsothevoltagespikewasreducedfrom40%to1OduetohighsoftnessoftheSiCSBD.Keywords:4H—SiC;SBDdiode;ultra—fastdiode;softnessEEACC:2520M;2530D;2550;2560H引言用于工业控制的逆变器电路中,续流二极管(Freewheeling
6、diode)越来越表现出举足轻重的作用.硅P—i—N二极管经历了标准二极管,快恢复二极?联系作者:E—mail:micro—nedi@l63.corn管和超快二极管等多个产品技术世代,在外延材料,器件结构和工艺开发上精益求精,努力追求各种性能的平衡,已经发展到了极致.然而当功率系统发展到更高功率密度和更高频率时,对续流二极管的要求也将随之而提高.肖特基二极管是单极器件(Unipolardevice),2期李字柱等:600V一30A4H—SiC肖特基二极管作为IGBT续流二极管的研究293没有少数载流子,因此不但反向恢复快而且软度好.但是硅肖
7、特基二极管的击穿电压很低,只能用在100V以下的低压电路中.碳化硅(4H—SiC)材料具有高功率密度,耐高温等优良特性,给肖特基续流二极管新的未来,目前已经有10kV的高压碳化硅肖特基二极管的报道j.国外碳化硅肖特基二极管已经产业化,英飞凌,Cree等厂家可以提供600v/1200V,2～2OA的碳化硅肖特基二极管,其主要市场为高频开关电源(SMPS)和功率因数校正电路(PFC)等.但是碳化硅SBD作为续流二极管的应用报道不多.国内有一些碳化硅肖特基二极管的研究报道,但是电流较小.文中利用自主技术,完成了外延材料制备和600V～30A器件制
8、造,并测试了碳化硅肖特基二极管作为IGBT续流二极管的动态特性.1器件器件外延生长在EPIGRESS公司的VP508外延炉中进行.其典型外延温度在1550C～l600C之间,生长
