Высоковольтный диод на основе 6н карбида кремния

Высоковольтный диод на основе 6н карбида кремния

Реферат

Изобретение относится к промышленной электронике и может быть использовано в электрических устройствах, эксплуатируемых в экстремальных условиях: космос, повышенная радиация, высокие температуры.

Известен диод 1N5399 (1.5А, 1000В DO-15). Номенклатурный №: 62732 (информация о приборе находится по адресу http://www.chip-dip.ru/product0/62732.aspx?print=1, Приложение 1). Основой диода 1N5399 является материал кремний, откуда следуют его основные недостатки в сравнении с предлагаемым диодом:

- ограничение температурного режима (175°С);

- ненадежность работы в условиях повышенной радиации;

- низкая теплопроводность (в сравнении с 6H-SiC), что ведет к повышению теплового сопротивления кристалла (почти в два раза);

- повышенное сопротивление в открытом состоянии (относительно 6Н-SiC) в сочетании с более низкой теплопроводностью заставляет использовать большие по размерам кристаллы, чем в аналогичных карбидокремниевых приборах.

Наиболее близким аналогом является карбидокремниевый диод Шоттки (патент №JP2000164528), принцип действия которого основан на свойствах контакта металл - полупроводник. Отсюда вытекает и его главный недостаток: при кратковременном превышении максимального обратного напряжения диод Шоттки необратимо выходит из строя, в отличие от р-n-диода, который переходит в режим обратного пробоя (при условии, что рассеиваемая мощность на р⁺-n-переходе не превысила своего максимального значения). В этом случае после пробоя р⁺-n-переход полностью восстанавливает свои свойства. Подобное поведение влияет на такой немаловажный параметр, как надежность использования прибора (диода), особенно в экстремальных условиях эксплуатации.

Следует также учесть и то обстоятельство, что составляющие области аналогичного диода Шоттки (р⁺, n и n⁺) являются эпитаксиальными слоями. В заявляемом же изделии речь идет об ионно-легированных слоях.

Технический результат, достигаемый при реализации заявленного изобретения, заключается в расширении параметров применимости карбидокремниевого диода в сравнении с аналогичными кремниевыми и арсенидгаллиевыми диодами, а также в увеличении надежности в сравнении с карбидокремниевыми диодами Шоттки.

Указанный технический результат достигается использованием материала карбида кремния политипа 6Н, обладающего уникальными свойствами, при этом в качестве метода получения диода используется ионная имплантация с последующей кратковременной высокотемпературной обработкой, что позволяет осуществлять прецизионный контроль концентрации внедренной примеси, а, следовательно, получить диод с четко заданными свойствами и характеристиками.

На чертеже изображена схема карбидокремниевого диода.

Схема карбидокремниевого диода включает: 1 - омические контакты к p⁺-6HSiC, 2 - омические контакты к n⁺-6HSiC, 3 - имплантированная р⁺область 6Н SiC, 4 - слаболегированная исходная подложка n-6HSiC, 5 - дополнительно легированная n⁺-6HSiC область структуры.

Принцип работы карбидокремниевого диода: при подаче положительного напряжения на контакт 1 диод открыт (прямое смещение диода), при подаче отрицательного значения напряжения на контакт 1 диод закрыт (обратное смещение диода, не должно превышать максимально допустимого значения 1000 В).

Высоковольтный диод на основе 6Н карбида кремния, состоящий из слаболегированной исходной подложки n-6HSiC и имеющий дополнительно легированные р⁺- и n⁺-области, отличающийся тем, что основой его является материал карбид кремния политипа 6Н, а методом получения дополнительно легированных областей является ионная имплантация.