Contact us

Откроется новое окно Откроется новое окно

Усовершенствованная структура JBS для уменьшения тока утечки и увеличения максимального импульсного тока

Хотя у диодов Шоттки есть ряд преимуществ, например очень малое время обратного восстановления (trr) и низкое прямое напряжение (VF), у них имеются и недостатки, такие как высокий ток утечки. Диоды Шоттки на основе карбида кремния от Toshiba избавлены от этого недостатка за счет использования улучшенной структуры.

Структура JBS для уменьшения тока утечки (IR)

Диод Шоттки формируется путем соединения полупроводника с металлом. Он действует как диод благодаря разнице в работе выхода полупроводника и металла. Поскольку молекулярная структура на границе полупроводника и металла может быть прерывистой, на поверхности могут возникать неровности, дефекты кристаллов и другие аномалии. Ток, называемый током утечки (IR), появляется, когда на границу полупроводника и металла с этими дефектами воздействует сильное электрическое поле.

В диоде Шоттки с обычной структурой область обеднения заходит на сторону полупроводника, как показано ниже, в результате чего электрическое поле, создаваемое электрическим зарядом (или электронами), оказывается максимальным на границе «полупроводник-металл».
 

В то же время в JBS-диоде область обеднения проходит между областями p и n-, которые частично скрыты под поверхностью полупроводника. Когда напряжение обратного смещения увеличивается, области истощения p-типа проникают друг в друга, и положение максимального электрического поля смещается непосредственно под p-область. Это уменьшает электрическое поле на поверхности, где могут присутствовать дефекты, тем самым снижая ток утечки.

Диод Шоттки с традиционной структурой

Диод Шоттки с традиционной структурой

Диод Шоттки со структурой JBS

Диод Шоттки со структурой JBS

Структура Шоттки с объединенными PiN (MPS) для увеличения максимального импульсного тока

Когда обычный диод Шоттки смещен в прямом направлении, ток течет по следующему пути: металл → барьер Шоттки → кремний (n-) → кремний (n+). Кремниевый слой (n-) обладает относительно большим сопротивлением из-за низкой концентрации легирующей примеси. Поэтому кривая IF – VF этого диода Шоттки выглядит так, как показано ниже.

Диоды Шоттки на основе карбида кремния применяются в цепях PFC, которые должны гарантированно работать при высоком токе, потому что они подвергаются мгновенному воздействию большого тока при включении источника питания, а также при изменениях нагрузки. В этом случае диоды Шоттки с кривой IF – VF, подобной показанной ниже, могут перегреваться сильнее, чем ожидалось.

Ток через традиционный диод Шоттки

Ток через традиционный диод Шоттки

Кривая IF–VF традиционного диода Шоттки

Кривая IF–VF традиционного диода Шоттки

Чтобы решить эту проблему, компания Toshiba разработала новые диоды Шоттки с улучшенной структурой JBS на основе концепции структуры Шоттки с объединенными PiN (MPS). В структуре MPS области p+ погружены в область n- диода Шоттки, как показано ниже.  (В конструкции Toshiba часть p-слоя структуры JBS (заштрихованная область на рисунке) увеличивается, и концентрация примесей в этой части возрастает.) Области p+ и область n- образуют диод с pn-переходом, который включается, когда требуется большой ток (импульсный ток). Это увеличивает токонесущую способность диода Шоттки, тем самым уменьшая рост прямого напряжения даже при высоком токе и увеличивая максимально допустимое значение импульсного тока.

Структура MPS характеризуется конфигурацией p+–n-–n+ под анодным электродом.

При низком токе область n- обычно имеет высокое сопротивление. Однако если этот диод Шоттки смещен вперед, то дырки и электроны перетекают в область n- из областей p и n соответственно, сохраняя при этом электронейтральность. В это время дырки и электроны существуют в области n- с высокой концентрацией. Следовательно, область n- действует как сильно легированная область, особенно при высоком токе, демонстрируя очень низкое сопротивление (модуляция проводимости). В результате этот диод Шоттки имеет кривую IF–VF, показанную ниже, с низким значением VF в области высокого тока.

Усовершенствованная структура JBS

Контакты

Если у вас возникли вопросы, перейдите по одной из этих ссылок:

Запрос на предоставление технической информации
Вопросы о покупке, образцах и надежности интегральных схем
To Top
·Before creating and producing designs and using, customers must also refer to and comply with the latest versions of all relevant TOSHIBA information and the instructions for the application that Product will be used with or for.