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快恢复二极管(FRD)是电力电子系统中重要的开关器件,它的应用十分广泛。随着人们对开关器件的开关速度需求的提高,对FRD的性能的需求也不断提高。所以,提高FRD的性能对电力电子技术的发展有着至关重要的作用。在FRD的电学参数当中,反向恢复时间(trr)直接决定着器件开关速度的快慢,是FRD性能的最重要的参数之一。 寿命控制技术是提高FRD反向恢复速度的最有效的方式之一。在器件设计过程中,扩铂与电子辐照为最常见的寿命控制技术。而本文设计了将扩铂和电子辐照相结合的一种新型寿命控制技术(以下称为结合寿命控制技术,简称CLT)。设计并制作了经过扩铂、电子辐照和结合寿命控制三种技术的1200V硅基FRD样品,通过对几种样品的电特性进行测试分析,发现了结合寿命控制技术的优缺点。并且,在深能级瞬态谱(DLTS)测试中,发现了一个新的缺陷能级E7(能级位置:Ec-0.376eV),对器件的反向特性有着很大的影响。具体内容如下: 1、介绍了功率半导体器件、P-i-N二极管的原理和特性、寿命控制技术及深能级缺陷等内容及研究成果。 2、成功设计了具有耐压1200V低发射阳极的FRD,并制作了扩铂器件样品、电子辐照器件样品与结合寿命控制器件样品。最终得到了经过寿命控制技术的三种类型的样品,并对样品进行了trr及反向漏电流(IR)等电学参数测试。 3、对FRD样品测试结果进行分析,发现了:三种经过寿命控制技术对FRD的反向恢复时间trr的减小都有很明显的促进。同时发现一个异常现象:单独的两种寿命控制技术中反向漏电流IR随两种剂量增大均增大,而结合寿命控制样品中,漏电流随扩铂温度升高而减小。证明了两种寿命控制技术结合后产生了相互的影响。 4、通过对比三种器件电特性,发现扩铂器件IR较小,电子辐照器件IR较大(高温下大1-2个数量级),结合寿命控制器件的IR介于两者之间,但反向恢复时间最短。总体来说,扩铂器件具有更好的trr-IR折中特性,而结合寿命控制器件反向恢复速度更快。 5、进行了DLTS实验,并通过数据分析:这个新能级E7影响了主要能级E5(E8)的寿命,进而使器件空间电荷区寿命增大,导致结合寿命控制技术样品的反向漏电流比电子辐照样品小很多。由实验现象猜测新能级E7是一个与铂有关的能级,又因为它的存在消耗了Ⅴ类缺陷,推测新能级E7的缺陷形式为Pt-V。 综上,展示了关于三种寿命控制技术样品电特性实验结果,并且通过DLTS实验将这些现象进行了深入的机理分析。这些实验结果和分析将对寿命控制技术、器件的应用及优化提供良好的数据基础和理论依据。不过,实验结论还需要进一步的完善,从缺陷位置分布或缺陷形成过程等方向来验证有关新能级的具体缺陷形式。