2500V/2A快恢复二极管的优化设计

摘要

2500V/2A的快恢复二极管具有导通电压低、开关时间短、体积小（直径仅为3mm）等优点，在航天航空及军事领域有着广泛且重要的应用。本文通过分析影响二极管的静态与动态特性的因素，研究了LC振荡形成的原因与减缓机制，重点探究了影响动态雪崩耐量的主要因素，最终优化得到了i区、缓冲展、P区与终端的结构参数。主要研究工作和研究成果如下：
　　（1）分析了阴极侧缓冲层及P区的结构参数与少子寿命对2500V/2A快恢复二极管反向恢复特性的影响，得出了P区掺杂浓度减小，少子寿命降低以及缓冲层浓度梯度减小均可使二极管的反向恢复时间减小。
　　（2）探究了反向恢复末期2500V/2A快恢复二极管产生LC振荡的原因及引入阴极侧缓冲层结构对LC振荡的抑制，结果表明加入缓冲层结构能够避免pn结与nn+结处的电场穿通，消除了振荡现象。
　　（3）研究了P区掺杂浓度与阴极侧缓冲层结构对2500V/2A快恢复二极管动态雪崩耐量的影响，并对其进行了优化。结果显示，二极管nn+结处的电场_值强度从2.1×105V/cm减小至1×104V/cm，雪崩耐量得到提高。
　　（4）结合以上结论，经仿真优化，确定了二极管i区，P区，缓冲层，斜角终端的主要结构参数，优化后的二极管的特性参数为trr=100ns，VF=2.3V，IRm=14A，达到了设计指标。
　　本课题的研究成果对开展小体积高耐压二极管方面的研究具有指导和参考价值。

目录

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2快恢复二极管的研究现状

1.3 主要工作

2静态特性的研究

2.1设计指标

2.2 结构设计

2.3 结构参数对静态特性的影响

2.4静态雪崩

2.5本章小结

3反向恢复特性的研究

3.1反向恢复原理

3.2 仿真电路及仿真结果

3.3 影响反向恢复特性的因素

3.4本章小结

4 雪崩耐量的提高与结构优化

4.1动态雪崩机理分析

4.2 P区发射效率

4.3 缓冲层结构

4.4 自热效应对雪崩耐量的影响

4.4终端设计及优化

4.5本章小结

5.1结论

5.2展望

致谢

参考文献