4H-SiC PiN功率二极管dV/dt可靠性机理研究

摘要

碳化硅(SiC)功率开关高速和高功率的特点,使其在脉冲功率系统中面临着比硅(Si)器件更严苛的高dV/dt可靠性问题.实验发现高dV/dt应力会导致4H-SiC PiN功率二极管击穿特性永久退化.仿真结果表明:高dV/dt应力下器件终端区与主结交界处存在较强电场集中,致使雪崩提前发生,进而导致局部温度升高造成永久损伤.该电场集中是由于高dV/dt应力下(JTE)区耗尽不充分所致,提出对JTE区进行高浓度补偿掺杂来提高铝(Al)原子的电离率,进而改善脉冲应力下JTE耗尽不充分问题.仿真证明该方法可以有效降低脉冲应力下主结边缘处的电场集中,6×1020 cm–3的磷(P)原子补偿掺杂使得器件的抗dV/dt能力提升约30％,而静态特性不受影响.该研究为提升JTE终端SiC功率器件dV/dt可靠性提供了思路.