"Физика и техника полупроводников"
Вышедшие номера
Высоковольтные лавинные 4H-SiC диоды с прямой фаской
Иванов П.А.1, Лебедева Н.М.1, Ильинская Н.Д.1, Самсонова Т.П.1, Коньков О.И.1
1Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Россия
Email: Natali_lebedeva@mail.ioffe.ru
Поступила в редакцию: 1 декабря 2020 г.
В окончательной редакции: 11 декабря 2020 г.
Принята к печати: 11 декабря 2020 г.
Выставление онлайн: 10 января 2021 г.

Изготовлены высоковольтные лавинные p+-p-n0-n+-диоды на основе 4H-SiC. Диоды выполнены в виде мезаструктур с пологими боковыми стенками, образующими прямую фаску. Мезаструктуры формировалась с помощью сухого реактивно-ионного травления 4H-SiC через маску из фоторезиста с клинообразным краем. Мезы имеют площадь 1 мм2, высоту 3.6 мкм (немного превышающую глубину залегания p-n0-перехода - 3 мкм) и угол наклона боковых стенок ~5o от плоскости p-n0-перехода. Измерены вольт-амперные характеристики изготовленных диодов. В прямом направлении дифференциальное сопротивление диодов и падение напряжения при токе 10 А составляют 0.35 Oм и 6.5 В соответственно. В обратном направлении диоды показали резкий пробой при напряжениях от 1420 до 1500 В. С помощью TCAD-моделирования рассчитана обратная вольт-амперная характеристика идеализированного одномерного диода с теми же параметрами структуры, как и у реальных диодов. Рассчитанное напряжение лавинного пробоя одномерного диода (1450 В) попадает в диапазон измеренных значений, т. е. эффективность работы прямой фаски в качестве охранного контура близка к 100%. Измерены импульсные обратные вольт-амперные характеристики диодов в режиме мощного лавинного пробоя: дифференциальное сопротивление составляет ~3 Ом, что свидетельствует о том, что лавинный пробой однороден по площади. Диоды выдерживают без деструкции импульсы лавинного тока с амплитудой, как минимум, 10 А (плотность тока 103 А/см2) и длительностью 1.2 мкс (рассеиваемая энергия 9 мДж). Ключевые слова: карбид кремния, высоковольтный лавинный диод, прямая фаска.
  1. T. Kimoto, J.A. Cooper. Fundamentals of silicon carbide technology: growth, characterization, devices, and applications (Wiley-IEEE Press, 2014)
  2. А. Блихер. Физика силовых биполярных и полевых транзисторов (Л., Энергоатомиздат, 1986)
  3. П.А. Иванов, О.И. Коньков, Т.П. Самсонова, А.С. Потапов. Письма ЖТФ, 44, 3 (2018)
  4. Н.М. Лебедева, Н.Д. Ильинская, П.А. Иванов. ФТП, 54, 207 (2020)
  5. Н.М. Лебедева, Т.П. Самсонова, Н.Д. Ильинская, С.И. Трошков, П.А. Иванов. ЖТФ, 90, 997 (2020)
  6. D.M. Caughey, R.E. Thomas. Proc. IEEE 55, 2192 (1967)
  7. Т.Т. Мнацаканов, М.Е. Левинштейн, Л.И. Поморцева, С.Н. Юрков. ФТП, 38, 56 (2004)
  8. P.A. Ivanov, A.S. Potapov, T.P. Samsonova, I.V. Grekhov. Solid-State Electron., 123, 15 (2016)
  9. S. Selberherr. Analysis and Simulation of Semiconductor Devices (Springer Verlag, 1984)
  10. T. Hatakeyama, T. Watanabe, T. Shinohe, K. Kojima, K. Arai, N. Sano. Appl. Phys. Lett., 85, 1380 (2004)
  11. С. Зи. Физика полупроводниковых приборов (М., Мир, 1984) т. 1.

Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.