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低スイッチング損失を実現するSiC ショットキーバリアダイオード(SBD)

SBDは金属-Siで構成されるユニポーラ素子で、通常のバイポーラ素子であるpn接合ダイオードで問題となる逆回復時間は原理的に存在しません。このため、ダイオードオフ時に発生するスイッチングロスを大幅に削減することが可能です。

pn接合ダイオードはバイポーラ(正孔と電子)で動作します。オフ時、少数キャリア(p層なら電子、n層ならホール)が残存していることにより逆回復時間が発生します。このため、ユニポーラ素子であるSBDには逆回復時間がありません。ただし、金属-半導体間の空乏層による容量が存在しますので、この容量の充放電による電流は発生します。この容量は温度・逆バイアスの電圧の変数を持ちますが、SiC SBDの使用を意図している高電圧ではほとんど影響を受けません。

またこの容量自体は電流の変数を持たないので、pn接合ダイオードのように定格電流(DC)以下では容量に対する電流の依存性はほとんどありません。ただし、MPS構造の場合は定格電流(DC)を超えた電流値では少数キャリアの影響がでることがあります。

SBDの容量は以下の式で表されます。
 

C(VR) = S x [ ε x q x Nd/{2 x (Vbi + VR)}]^0.5
 

Vbi:ビルトイン電圧=金属の仕事関数-n型(またはp型)半導体の仕事関数

S:ジャンクション面積、ε:誘電率、q:単位電荷、Nd:不純物濃度

VR:逆バイアス電圧
 

Vbiは温度を変数にもちますが Vbi << VR なので無視できます

SiC vs Si  Turn Off 比較 (125℃)

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