SiC萧特基二极体。自2001年首度发表以来已经进展好几代了,每个世代产品都带来功率密度的进一步提升。自2006年起,英飞凌开始将Merged-Pin-Schottky(MPS)结构用于600/650V二极体,主要是为了提供足够的突波电流功能。市场上的其他元件皆设计为接面能障萧特基二极体(JBS);从设计观点来看,其配置是类似的,差异在于JBS的主要目的是在反向模式中隔离电场与萧特基介面,以维持较低漏电流,而MPS的主要目的则是提供突波电流。在这些二极体中,只有部分的有效区用于电流;其余部分是被动的,在MPS的操作仅有很短的时间(脉衝模式)。因此电流密度再次呈现局部提升,如图1所示以MPS二极体的基本塬理为範例。
图1:英飞凌近几代650V MPS二极体(G3与G5产品)的电流密度
目前数据显示已接近硅晶功率元件的最高电流密度,已知这是低电压电晶体的数据(例如在1300A/cm2时约25V)。考量在作业温度下的压降(可能会是》2V),如果能在接面与外壳之间有效散热,显然》2kW/cm2功率密度的晶片所产生的热将获得有效散热。
现代元件设计的另一个方向是降低晶片厚度。在SiC元件的垂直面,有效层仅有几微米(um)厚,因此其下方的其他材料仅增加晶片的(差动)导通电阻与热阻。因此,将晶片的厚度尽可能降至最小是合理的,这通常由製造时的处理能力加以定义。英飞凌在第5代二极体(G5)推出薄型(110um)晶圆装置,提供更进一步的功率密度,如图2所示。
图2:由于晶粒厚度较薄,有效的Rth降低,晶片厚度在SiC二极体(铜导线架上5.1mm2面积与170W电流应力)最大温度时的效应减少。
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