快恢复二极管结构选择

  为了提高快恢复速度，同时降低通态正向压降。在设计上选择穿通型结构，采用更薄的漂移区。
  穿通型结构的电场分布如图1所示，呈现梯形。在漂移区内由于杂质浓度较低，电场强度变化更加缓慢。在N+衬底区，杂质浓度很高，因此电场强度随空间位置改变迅速。

  穿通型结构的击穿电压可以表示为： 式中Ec是击穿临界电场(约2.35×10⁵V/cm)，Wp是穿通结构的漂移区厚度，NDP是穿通结构漂移区掺杂浓度。
  采用终端场限环、场板结构后，仿真方法得到当Wp为120µm时，满足穿通设计要求，如图2所示。
  快恢复二极管双基区的设计有利于提高反向恢复软度。外延双基区结构的村底掺杂浓度非常高，在生长高电阻率的外延层N1之前，在衬底上先行外延一层电阻率较N1区高，但却远远低于衬底浓度的外延层N2作为缓冲层。外延层N1是决定器件的耐压性，因而比较厚。
  缓冲层N2起到了阻挡耗尽区扩展、减小漂移区宽度、降低正向通态压降的作用。当器件反向偏置时，N1N2和N2N+界面间的电场减缓了漂移区少数载流子的抽取速度，使得有更多的电荷用于复合，有利于提高反向恢复特性的软度。
  N2区的掺杂浓度是双基区二极管的设计关键，浓度太低不足以阻挡耗尽区的扩展，太高又会丧失电导调制效应。外延双基区二极管可以精确控制N2区的浓度和宽度，反向恢复特性效果最好。   通过比较几种外延双基区结构仿真结果，如图3所示。选择了N1层(电阻率85Ω.cm，厚度80µm)，N2层(电阻率30Ω.cm，厚度45µm)制造1200VFRD快恢复功率二极管。终端结构场限环和场板的参数见表1。



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