600V碳化硅結(jié)勢(shì)壘肖特基二極管電學(xué)應(yīng)力下的退化機(jī)理及模型研究.pdf

1、基于碳化硅材料的結(jié)勢(shì)壘肖特基二極管(SiC-JBS)因其良好的散熱特性、較高的擊穿電壓及較低的導(dǎo)通電阻等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在大功率整流、逆變續(xù)流以及功率因數(shù)校正(PFC)等系統(tǒng)中得到應(yīng)用。然而，大電流、高壓、感性負(fù)載及高開關(guān)速度的系統(tǒng)應(yīng)用條件也對(duì)SiC-JBS器件的可靠性提出了很大挑戰(zhàn)。因此，迫切需要對(duì)SiC-JBS器件面臨的各種可靠性問題的內(nèi)在機(jī)理及相關(guān)壽命模型展開深入研究，以指導(dǎo)高可靠性碳化硅器件及相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
　　本文旨在研

2、究600V SiC-JBS器件在正向大電流應(yīng)力、關(guān)態(tài)灌電流應(yīng)力和高dV/dt應(yīng)力條件下，器件的退化機(jī)理及壽命模型。首先通過仿真分析，研究了正向大電流下SiC-JBS器件電學(xué)參數(shù)退化的內(nèi)在機(jī)理，主要的損傷機(jī)理表現(xiàn)為肖特基接觸面附近產(chǎn)生層錯(cuò)等缺陷;接著，通過仿真和實(shí)測(cè)分析，分別研究了關(guān)態(tài)灌電流應(yīng)力條件下SiC-JBS器件電學(xué)參數(shù)退化和雪崩損傷的內(nèi)在機(jī)理，第一種損傷機(jī)理為器件有源區(qū)產(chǎn)生堆疊層錯(cuò)，而第二種損傷機(jī)理表現(xiàn)為器件表面結(jié)終端附近氧化層存

3、在熱載流子的注入;最后，仿真分析了高dV/dt應(yīng)力條件下SiC-JBS器件電學(xué)參數(shù)退化的內(nèi)在機(jī)理，損傷機(jī)理同樣表現(xiàn)為熱載流子的注入。基于上述機(jī)理研究結(jié)果，論文給出了SiC-JBS器件壽命模型的建模思路與建模方法，并建立了該器件在不同退化機(jī)理下導(dǎo)通壓降(VF)和擊穿電壓(BV)的退化壽命預(yù)測(cè)模型。
　　模型驗(yàn)證結(jié)果顯示，在一定的應(yīng)力范圍內(nèi)，該模型能夠較好地預(yù)測(cè)VF和BV的退化趨勢(shì)。本文的退化機(jī)理和模型研究結(jié)果可為碳化硅功率器件的可靠