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5-6-4-1-2 바이폴라 및 하이브리드 전력 정류기

5. 실리콘 카바이드 기술

5-6-4-1-2 바이폴라 및 하이브리드 전력 정류기

2018-01-08

더 높은 전압의 응용에있어서, 양극성 소수 캐리어 주입 (즉, 전도도 변조)은 sic pn 다이오드가 도핑 영역이 도펀트 - 원자 다수 캐리어를 사용하여 단독으로 전도하는 단극 쇼트 키 다이오드보다 높은 전류 밀도를 전달할 수 있어야한다. 실리콘 정류기 경험과 일치하여, SiC 기반의 pn 접합 생성과 관련된 역 누설은 보통 열 이온 발생 형 쇼트 키 다이오드 역 누설보다 작다. 실리콘 바이폴라 소자와 마찬가지로 소수 애플리케이션의 수명을 재현 할 수있는 제어는 스위칭 속도와 특정 애플리케이션을위한 SOIC 바이폴라 소자의 온 전류 밀도 성능 트레이드 오프를 최적화하는 데 필수적이다. 의도적 인 불순물 도입 및 방사선 유도 결함의 도입을 통한 캐리어 수명 감소가 실현 가능하다. 하나,

일관되게 긴 소수 캐리어 수명 (마이크로 초 이상)을 얻을 수있는 능력이이 글을 쓰는 동안 다소 어려워졌으며 양극성 전력 정류기의 모든 잠재력을 실현하기 위해서는 재료의 성장 프로세스에 대한 추가 개선이 필요하다는 것을 나타냅니다.


이 글을 쓰는 시점에서 Sic 바이폴라 전력 정류기는 아직 상용화되지 않았다. 기저 평면 전위 결함 (표 5.2)에서 시작된 4h-sic 에피 택 셜층 스태킹 결함의 전기적 구동 된 팽창에 의한 열악한 전기적 신뢰성은 1990 년대 후반에 4h-sic pn 접합 다이오드의 상업화를위한 공동 노력을 효과적으로 방지했다. 특히 순방향 바이어 싱 된 pn 접합에서 발생하는 양극성 전자 - 정공 재결합은 4H-Sic 차단 층에서 스태킹 장애의 확대를 가져 왔고, 효과적으로 수송을 저하시키는 확대 된 양자 우물 (좁은 3c- 밴드 간극을 기반으로 함)을 형성했다 )의 저농도 도핑 된 접합 차단 층을 가로 지르는 다수의 캐리어를 포함한다. 결과적으로 정격 온 전류를 유지하는 데 필요한 4h 정류기 정류기의 순방향 전압은 예기치 않게 그리고 바람직하지 않게 시간이 지남에 따라 증가한다. 5.4.5 절에서 논의했듯이 물질적 결함으로 인한 문제를 이해하고 극복하기위한 연구가 중요한 진전을 보였으므로 몇 년 내에 양극성 전력 소자가 상용화 될 수 있기를 바랍니다.


넓은 밴드 갭의 단점은 상당한 온 - 상태 전류가 흐르기 시작하는 다이오드의 턴온 \"무릎 (knee)\"에 도달하기 위해 더 큰 순방향 바이어스 전압이 필요하다는 것이다. 높은 무릎 전압은 온 상태의 전력 손실이 바람직하지 않게 증가 할 수 있습니다. 그러나 드리프트 영역 저항이 100 배 감소하고 훨씬 더 빠른 동적 스위칭의 이점은 대부분의 고출력 어플리케이션에서 일반적인 온 슬레이트 전압 단점을 크게 극복해야합니다. sic pn 접합부의 초기 턴 온니는 (1 v 주변의) 쇼트 키 접합부 (약 1 V)보다 높으며 (전도도 변조는 sic pn 접합이 더 높은 블로킹 전압 응용을 위해 더 낮은 순방향 전압 강하를 달성 할 수있게한다).


pn 접합 역방향 차단과 낮은 쇼트 키 포워드 턴 온을 결합한 실리콘에서 처음 개발 된 하이브리드 쇼트 키 / pn 정류기 구조는 애플리케이션 최적화 된 정류기 실현에 매우 유용합니다. 유사하게, 듀얼 쇼트 키 금속 구조와 트렌치 핀치 정류기 구조의 조합은 정류기 순방향 턴온 및 역 누설 특성을 최적화하는데 사용될 수있다.


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