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碳化硅肖特基二极管 |
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SBD 在导通过程中没有额外载流子的注入和储存，因而反向恢复电流小，关断过程很快，开关损耗小。传统的硅肖特基二极管，由于所有金属与硅的功函数差都不很大，硅的肖特基势垒较低，硅 SBD 的反向漏电流偏大，阻断电压较低，只能用于一二百伏的低电压场合且不适合在 150 ℃以上工作。然而，碳化硅 SBD弥补了硅 SBD 的不足，许多金属，例如镍、金、钯、钛、钴等，都可以与碳化硅形成肖特基势垒高度 1 eV 以上的肖特基接触。据报道，Au/4H-SiC 接触的势垒高度可达到 1.73 eV，Ti/4H-SiC 接触的势垒比较低，但高也可以达到 1.1 eV。6H-SiC与各种金属接触之间的肖特基势垒高度变化比较宽，低只有 0.5 eV，高可达1.7 eV。于是，SBD 成为人们开发碳化硅电力电子器件关注的对象。它是高压快速与低功率损耗、耐高温相结合的理想器件。目前国际上相继研制成功水平较高的多种类的碳化硅器件。
金属与半导体的功函数不同，电荷越过金属/半导体界面迁移，产生界面电场，半导体表面的能带发生弯曲，从而形成肖特基势垒，这就是肖特基接触。金属与半导体接触形成的整流特性有两种形式，一种是金属与 N 型半导体接触，且 N 型半导体的功函数小于金属的功函数；另一种是金属与 P 型半导体接触，且 P 型半导体的功函数大于金属的功函数。
碳化硅作为一种宽禁带半导体材料，比传统的硅基器件具有更的性能。碳化硅的宽禁带(3.26eV)、高临界场(3×106V/cm)和高导热系数(49W/mK)使功率半导体器件效率更高，运行速度更快，能够有效降低产品成本、体积及重量。
碳化硅具有载流子饱和速度高和热导率大的特点，应用开关频率可达到1MHz，在高频应用中优势明显，其中碳化硅肖特基二极管（SiC JBS）耐压可以达到6000V以上。相对应的，硅材料的禁带宽度较低，在较低的温度下硅器件本征载流子浓度较高，而高的漏电流会造成热击穿，这限制了器件在高温环境和大功率耗散条件下工作。
用碳化硅肖特基二极管替换快速PN 结的快速恢复二极管（FRD)，能够明显减少恢复损耗，有利于开关电源的高频化，减小电感、变压器等被动元件的体积，使开关电源小型化，并降低产品噪音。
肖特基二极管，又称热载流子二极管，通过金属和半导体接触(肖特基接触)形成肖特基势垒，实现整流。与普通PN结二极管相比，肖特基二极管的反向恢复惯性非常低。因此，肖特基二极管适用于高频整流或高速开关。
