肖特基二極管

的SBD或200V的FRED。在輸出24V～48V的SMPS中，只有選用200V～400V的FRED。設(shè)計者迫切需要介于100V～200V之間的150VSBD和用于48V輸出SMPS用的200VSBD。近兩年來，美國IR公司和APT公司以及ST公司瞄準(zhǔn)高壓SBD的巨大商機，先后開發(fā)出150V和200V的SBD。這種高壓SBD比原低壓SBD在結(jié)構(gòu)上增加了PN結(jié)工藝，形成肖特基勢壘與PN結(jié)相結(jié)合的混合結(jié)構(gòu)，如圖2所示。采用這種結(jié)構(gòu)的SBD，擊穿電壓由PN結(jié)承受。通過調(diào)控N－區(qū)電阻率、外延層厚度和P+區(qū)的擴散深度，使反偏時的擊穿電壓突破了100V這個長期不可逾越的障礙，達到150V和200V。在正向偏置時，高壓SBD的PN結(jié)的導(dǎo)通門限電壓為0.6V，而肖特基勢壘的結(jié)電壓僅約0.3V，故正向電流幾乎全部由肖特基勢壘供給。

為解決SBD在高溫下易產(chǎn)生由金屬－半導(dǎo)體的整流接觸變?yōu)闅W姆接觸而失去導(dǎo)電性這一肖特基勢壘的退化問題，APT公司通過退火處理，形成金屬－金屬硅化物－硅勢壘，從而提高了肖特基勢壘的高溫性能與可靠性。

肖特基二極管參數(shù)

ST公司研制的150VSBD，是專門為在輸出12V～24V的SMPS中替代200V的高頻整流FRED而設(shè)計的。像額定電流為2×8A的STPS16150CT型SBD，起始電壓比業(yè)界居先進水平的200V/2×8AFRED（如STRR162CT）低0.07V（典型值為0.47V），導(dǎo)通電阻RD（125℃）低6.5mΩ（典型值為40mΩ），導(dǎo)通損耗低0.18W（典型值為1.14W）。

APT公司推出的APT100S20B、APT100S20LCT和APT2×10IS20型200VSBD，正向平均電流IF（AV）=100A，正向壓降VF≤0.95V，雪崩能量EAS=100mJ。EAS的表達式為

EAS=VRRM×IAS×td

在式（1）中，200VSBD的VRRM=200V，IAS為雪崩電流，并且IAS≈IF=100A，EAS=100mJ。在IAS下不會燒毀的維持時間：td=EAS/（VRRM×IAS）=1000mJ/(200V×100A)=5μs。也就是說，SBD在出現(xiàn)雪崩之后IAS=100A時，可保證在5μs之內(nèi)不會損壞器件。EAS是檢驗肖特基勢壘可靠性的重要參量200V/100A的SBD在48V輸出的通信SMPS中可替代等額定值的FRED，使整流部分的損耗降低10%～15%。由于SBD的超快軟恢復(fù)特性及其雪崩能量，提高了系統(tǒng)工作頻率和可靠性，EMI也得到顯著的改善。

業(yè)界人士認為，即使不采用新型半導(dǎo)體材料，通過工藝和設(shè)計創(chuàng)新，SBD的耐壓有望突破200V，但一般不會超過600V。

SiC高壓SBD

由于Si和GaAs的勢壘高度和臨界電場比寬帶半導(dǎo)體材料低，用其制作的SBD擊穿電壓較低，反向漏電流較大。碳化硅（SiC）材料的禁帶寬度大(2.2eV～3.2eV)，臨界擊穿電場高（2V/cm～4×106V/cm），飽合速度快（2×107cm/s），熱導(dǎo)率高為4.9W/（cm·K），抗化學(xué)腐蝕性強，硬度大，材料制備和制作工藝也比較成熟，是制作高耐壓、低正向壓降和高開關(guān)速度SBD的比較理想的新型材料。

1999年，美國Purdue大學(xué)在美國海軍資助的MURI項目中，研制成功4.9kV的SiC功率SBD，使SBD在耐壓方面取得了根本性的突破。 　SBD的正向壓降和反向漏電流直接影響SBD整流器的功率損耗，關(guān)系到系統(tǒng)效率。低正向壓降要求有低的肖特基勢壘高度，而較高的反向擊穿電壓要求有盡可能高的勢壘高度，這是相矛盾的。因此，對勢壘金屬必須折衷考慮，故對其選擇顯得十分重要。對N型SiC來說，Ni和Ti是比較理想的肖特基勢壘金屬。由于Ni/SiC的勢壘高度高于Ti/SiC，故前者有更低的反向漏電流，而后者的正向壓降較小。為了獲得正向壓降低和反向漏電流小的SiCSBD，采用Ni接觸與Ti接觸相結(jié)合、高/低勢

肖特基二極管

壘雙金屬溝槽（DMT）結(jié)構(gòu)的SiCSBD設(shè)計方案是可行的。采用這種結(jié)構(gòu)的SiCSBD，反向特性與Ni肖特基整流器相當(dāng)，在300V的反向偏壓下的反向漏電流比平面型Ti肖特基整流器小75倍，而正向特性類似于NiSBD。采用帶保護環(huán)的6H－SiCSBD，擊穿電壓達550V。

據(jù)報道，C.M.Zetterling等人采用6H?SiC襯底外延10μm的N型層，再用離子注入形成一系列平行P+條，頂層勢壘金屬選用Ti，這種結(jié)構(gòu)與圖2相類似的結(jié)勢壘肖特基（JunctionBarrierSchottky，縮寫為JBS）器件，正向特性與Ti肖特基勢壘相同，反向漏電流處于PN結(jié)和Ti肖特基勢壘之間，通態(tài)電阻密度為20mΩ·cm2，阻斷電壓達1.1kV，在200V反向偏壓下的漏電流密度為10μA/cm2。此外，R·Rayhunathon報道了關(guān)于P型4H?SiCSBD、6H?SiCSBD的研制成果。這種以Ti作為金屬勢壘的P型4H?SiCSBD和6H?SiCSBD，反向擊穿電壓分

肖特基二極管

別達600V和540V，在100V反向偏壓下的漏電流密度小于0.1μA/cm2（25℃）。

SiC是制作功率半導(dǎo)體器件比較理想的材料，2000年5月4日，美國CREE公司和日本關(guān)西電力公司聯(lián)合宣布研制成功12.3kV的SiC功率二極管，其正向壓降VF在100A/cm2電流密度下為4.9V。這充分顯示了SiC材料制作功率二極管的巨大威力。

在SBD方面，采用SiC材料和JBS結(jié)構(gòu)的器件具有較大的發(fā)展?jié)摿ΑＴ诟邏汗β识䴓O管領(lǐng)域，SBD肯定會占有一席之地。 　肖特基二極管常見的型號： MBR300100CT

MBR400100CT

MBR500100CT

MBR600100CT

MBR30050CT

MBR40050CT

MBR50050CT

MBR60050CT