1.4.2 雙極型功率二極管

當(dāng)阻斷電壓超過100V時(shí)，硅單極型肖特基二極管漂移區(qū)的電阻變得非常大。相比之下，硅雙極型器件更具有優(yōu)勢。因?yàn)樵谕☉B(tài)，注入漂移區(qū)的載流子能夠產(chǎn)生電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)。在過去50年中，業(yè)界廣泛使用的PiN整流器結(jié)構(gòu)，如圖1.8所示。在通態(tài)，PN結(jié)正偏，注入的少子（少數(shù)載流子）濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過漂移區(qū)的摻雜濃度。為了滿足電中性條件，漂移區(qū)中會(huì)產(chǎn)生等濃度的多數(shù)載流子。因此即使承擔(dān)高反向阻斷電壓，典型硅PiN整流器的通態(tài)壓降也僅為1～2V。目前已經(jīng)開發(fā)了阻斷電壓高達(dá)10kV的商用器件。

PiN整流器的主要缺點(diǎn)是反向恢復(fù)電流大，開關(guān)速度慢。這個(gè)瞬態(tài)過程在整流器和功率開關(guān)中產(chǎn)生大的功耗，瞬態(tài)過程發(fā)生的頻率由開關(guān)器件控制。減少反向恢復(fù)電流的一種方法是通過使用深能級雜質(zhì)來減小載流子壽命。另一種方法是將肖特基接觸和PN結(jié)相結(jié)合，如圖1.9所示。雖然這種結(jié)構(gòu)在外觀上與JBS整流器結(jié)構(gòu)相同，但在高壓下它以雙極型模式工作。這種結(jié)構(gòu)不是肖特基二極管和PiN整流器的簡單組合，而是通過結(jié)合肖特基二極管和PiN二極管中的電流流動(dòng)情況，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)結(jié)構(gòu)的最佳屬性。

圖1.8 PiN整流器結(jié)構(gòu)

圖1.9 混合PiN/肖特基勢壘（MPS）整流器