Silicon Carbide Schottky Rectifiers with Improved Avalanche Ruggedness

Abstract

Silicon carbide Schottky-barrier diode (SBD) rectifiers have been manufactured with low on-state voltages, high surge currents and high avalanche ruggedness. Non-destructive unclamped inductive switching currents of 188 A (mean) are achieved for the 1200 V 15 A rectifier. Very tight distribution of maximum sustained UIS current is confirmed. We relate improved avalanche ruggedness to bulk avalanche breakdown and show the breakdown pattern of the new Schottky rectifier being the same type as that for the p-n diode.

H³TRB Test on 650 V SiC JBS Diodes

“…Test devices. The devices under test (DUTs) were 650 V, 30 A Silicon Carbide (SiC) Junction Barrier Schottky (JBS) diode chips, the 650 V version of Fairchild/ON Semi's JBS diodes earlier reported in [6]. The package is a standard TO247-housing.…”

4H-SiC 1200 V Junction Barrier Schottky Diodes with High Avalanche Ruggedness

“…Further design optimizations were carried out to enable high avalanche ruggedness. This feature provides a competitive advantage for applications prone to unclamped inductive switching (UIS) [5,6]. The PWELL doping profile was engineered to provide a uniform avalanche distribution over the active area.…”

Устойчивость высоковольтных (1430 В) 4H-SiC p-=SUP=-+-=/SUP=--n-=SUB=-0-=/SUB=--n-=SUP=-+-=/SUP=--диодов к лавинному пробою

“…Количественно устойчивость диодов к лавинному пробою принято характеризовать так называемой максимальной лавинной энергией (E av,max ), которая может быть рассеяна диодом до того, как происходит его катастрофический отказ (величину E av,max определяют, как правило, при пропускании через диод одиночного импульса лавинного тока). К настоящему времени на основе 4H-SiC разработаны силовые диоды Шоттки c JBS-структурой, в которых удельная величина максимальной лавинной энергии достигает нескольких Дж/см 2 [1][2][3] (площадь cиловых 4H-SiC диодов Шоттки составляет ∼ 0.1 см 2 ). Говоря об устойчивости p + −n 0 −n + -диодов к лавинному пробою, необходимо иметь в виду, что на их токовый перегрев существенное влияние должны оказывать условия теплоотвода, включая размеры и конфигурацию блокирующей n 0 -базы, где в лавинном режиме выделяется практически вся энергия.…”