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Diodi di barriera Schottky SiC (SBD) con bassa perdita di commutazione

Un SBD è un dispositivo unipolare formato dalla giunzione di un semiconduttore con un metallo. In linea di principio, gli SBD non hanno un tempo di ripristino inverso problematico per i diodi di giunzione pn. Pertanto, gli SBD aiutano a ridurre notevolmente la perdita di commutazione in fase di turn-off.

Un diodo di giunzione pn è bipolare in quanto la conduzione è causata sia dalle lacune che dagli elettroni. Il diodo di giunzione pn ha un tempo di ripristino inverso poiché i portatori di carica minoritari (elettroni nel caso del layer p e lacune nel layer n) rimangono alla giunzione in fase di turn-off. Al contrario, essendo unipolare, un SBD non ha tempo di ripristino inverso. Tuttavia, poiché la regione di svuotamento alla giunzione tra metallo e semiconduttore ha capacitanza, è presente un flusso di corrente dovuto alla sua carica e scarica. Anche se la capacitanza è in funzione della temperatura e della tensione di polarizzazione inversa, viene minimamente influenzata nella regione dell'alta tensione in cui operano le tipiche applicazioni SBD SiC.

Inoltre, questa capacitanza non è in funzione della corrente. A differenza della capacitanza dei diodi di giunzione pn, difficilmente dipende dalla corrente inferiore alla corrente DC nominale. Tuttavia, gli SBD SiC con struttura MPS potrebbero essere influenzati da vettori minoritari ad una corrente superiore al valore nominale DC.

La capacitanza di un SBD viene calcolata come segue:

C(VR) = S x [ ε x q x Nd/{2 x (Vbi + VR)}]^0,5
 

Vbi: Tensione intrinseca (= funzione lavoro di un metallo - funzione lavoro di un semiconduttore di tipo n (tipo p))

S: Area di giunzione, ε: Costante dielettrica, q: Carica unitaria, Nd: Concentrazione di drogante

VR: Tensione di polarizzazione inversa
 

Anche se Vbi è in funzione della temperatura, è trascurabile perché Vbi << VR.

 

Forma d'onda di turn-off SiC vs Si (125℃)

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