碳化硅JFET器件的逆向導通應用的研究.pdf

1、以碳化硅(SiC)和氮化鎵(GaN)等新材料為基礎的新型功率器件，在各種功率應用場合下正顯示出優(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)電路中得到了實際應用，大幅提高工作頻率、效率和功率密度。而在開關器件方面，SiC MOSFET和SiC JFET器件也實現(xiàn)了商業(yè)化，為高電壓、高溫等應用場合提供了新的解決方案，
　　 在這些新型功率器件中，SiC JFET器件由于相對簡單的技術原理、和相

2、對低的技術門檻，對比例如SiC MOSFET等器件，具有價格低廉、可靠性高等優(yōu)勢，是目前備受矚目的下一代功率開關器件選擇之一。目前針對SiC JFET器件的研發(fā)已有多年，包括多種新型工藝結構和類型的JFET器件均已得到實現(xiàn)，例如包含集成的寄生反并二極管的新結構等。由于JFET器件本身不包含S-D的內部二極管，而即使是包含集成反并二極管的新型SiCJFET器件也是類似于MOSFET內部的P-N結二極管，其反向恢復狀況依然不令人滿意，尤其在

3、高溫情況下的少子恢復現(xiàn)象更加明顯。因此當前的JFET器件應用拓撲普遍包含了外部反并肖特基二極管，用于改善開關過程中的反向恢復情況。
　　 在此背景下，本論文以基于傳統(tǒng)溝道設計的SiC JFET的測試結果和器件結構分析為基礎，對于SiC JFET器件的反向電流導通能力進行了完整的評估與分析，并通過不同溫度下的測試結果，提出了在SiC JFET器件應用中外部反向并聯(lián)二極管的應用準則;并討論了無外部二極管，而僅僅依靠JFET本身溝道逆

4、向導電的可能性;為了實際驗證去除并聯(lián)在SiC JFET器件外部的二極管對于應用電路工作性能的影響，本論文通過雙脈沖測試以及后續(xù)的應用橋臂電路測試，對這種應用方式下的反向恢復電荷、柵極驅動電路的要求、損耗與效率比較等多種因素進行了完整的評價和總結。
　　 與此同時，基于JFET溝道的逆向導電原理，引申、并提出了一種全新的二極管結構概念，不依賴傳統(tǒng)上直接基于P-N結勢壘或者肖特基勢壘，而通過JFET溝道的夾斷勢壘，來實現(xiàn)可以調節(jié)的開