碳化硅JFET器件的逆向?qū)☉?yīng)用的研究.pdf

1、以碳化硅(SiC)和氮化鎵(GaN)等新材料為基礎(chǔ)的新型功率器件，在各種功率應(yīng)用場(chǎng)合下正顯示出優(yōu)越的特性和廣闊的發(fā)展前景，而商用的SiC SBD等器件已經(jīng)在功率因數(shù)校正(PFC)電路中得到了實(shí)際應(yīng)用，大幅提高工作頻率、效率和功率密度。而在開(kāi)關(guān)器件方面，SiC MOSFET和SiC JFET器件也實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化，為高電壓、高溫等應(yīng)用場(chǎng)合提供了新的解決方案，
　　 在這些新型功率器件中，SiC JFET器件由于相對(duì)簡(jiǎn)單的技術(shù)原理、和相

2、對(duì)低的技術(shù)門(mén)檻，對(duì)比例如SiC MOSFET等器件，具有價(jià)格低廉、可靠性高等優(yōu)勢(shì)，是目前備受矚目的下一代功率開(kāi)關(guān)器件選擇之一。目前針對(duì)SiC JFET器件的研發(fā)已有多年，包括多種新型工藝結(jié)構(gòu)和類(lèi)型的JFET器件均已得到實(shí)現(xiàn)，例如包含集成的寄生反并二極管的新結(jié)構(gòu)等。由于JFET器件本身不包含S-D的內(nèi)部二極管，而即使是包含集成反并二極管的新型SiCJFET器件也是類(lèi)似于MOSFET內(nèi)部的P-N結(jié)二極管，其反向恢復(fù)狀況依然不令人滿意，尤其在

3、高溫情況下的少子恢復(fù)現(xiàn)象更加明顯。因此當(dāng)前的JFET器件應(yīng)用拓?fù)淦毡榘送獠糠床⑿ぬ鼗O管，用于改善開(kāi)關(guān)過(guò)程中的反向恢復(fù)情況。
　　 在此背景下，本論文以基于傳統(tǒng)溝道設(shè)計(jì)的SiC JFET的測(cè)試結(jié)果和器件結(jié)構(gòu)分析為基礎(chǔ)，對(duì)于SiC JFET器件的反向電流導(dǎo)通能力進(jìn)行了完整的評(píng)估與分析，并通過(guò)不同溫度下的測(cè)試結(jié)果，提出了在SiC JFET器件應(yīng)用中外部反向并聯(lián)二極管的應(yīng)用準(zhǔn)則;并討論了無(wú)外部二極管，而僅僅依靠JFET本身溝道逆

4、向?qū)щ姷目赡苄?為了實(shí)際驗(yàn)證去除并聯(lián)在SiC JFET器件外部的二極管對(duì)于應(yīng)用電路工作性能的影響，本論文通過(guò)雙脈沖測(cè)試以及后續(xù)的應(yīng)用橋臂電路測(cè)試，對(duì)這種應(yīng)用方式下的反向恢復(fù)電荷、柵極驅(qū)動(dòng)電路的要求、損耗與效率比較等多種因素進(jìn)行了完整的評(píng)價(jià)和總結(jié)。
　　 與此同時(shí)，基于JFET溝道的逆向?qū)щ娫恚?、并提出了一種全新的二極管結(jié)構(gòu)概念，不依賴(lài)傳統(tǒng)上直接基于P-N結(jié)勢(shì)壘或者肖特基勢(shì)壘，而通過(guò)JFET溝道的夾斷勢(shì)壘，來(lái)實(shí)現(xiàn)可以調(diào)節(jié)的開(kāi)