采用MPS设计，Nexperia发布650 V碳化硅二极管

Nexperia开发了一种碳化硅 (SiC) 肖特基二极管技术，用于具有更高性能和更薄芯片的功率应用。

Merged-Pin Schottky (MPS) 设计结合了一个肖特基二极管和一个并联的 P-N 二极管，更容易满足最新的能效标准。

第一个使用 MPS 技术的部件是 10 A、650 V PSC1065K SiC 肖特基二极管。这是用于开关电源、AC-DC 和 DC-DC 转换器、电池充电基础设施、不间断电源和光伏逆变器的工业级部件。

P 掺杂区被注入到传统肖特基结构的漂移区中，与肖特基阳极处的金属形成 P 欧姆接触，并与轻掺杂 SiC 漂移层或外延层形成 P-N 结。

在反向偏压下，P 阱将最大场强的一般区域向下“推”入几乎无缺陷的漂移层，远离具有缺陷的金属势垒，从而减少整体漏电流。

P 阱的物理布局和面积以及掺杂浓度会影响终端特性，正向压降与泄漏电流和浪涌电流进行权衡。因此，MPS 器件可以在具有相同漏电流和漂移层厚度的情况下以更高的击穿电压工作。

SiC 器件的浪涌电流性能来自器件的单极特性和相对较高的漂移层电阻，MPS 结构也可以改善此参数。这样做的原因是双极型器件的微分电阻低于单极型。

在标称操作下，MPS 二极管的肖特基部分几乎传导全部电流，有效地表现得像肖特基二极管，在开关期间提供相同的优势。在高瞬态浪涌电流事件期间，MPS 二极管两端的电压增加到超过内置 P-N 二极管切入电压，开始以较低的差分电阻导通。这会转移电流，限制耗散功率并减轻 MPS 二极管的热应力。

如果没有 P-N 二极管，单独的肖特基二极管就必须大大超大尺寸，以允许在目标应用中发生瞬态过流事件，并且虽然可以并联部件（或添加额外的电路）以限制过流，但这会增加成本。

P 阱的尺寸和掺杂在常规操作中的正向电压降和浪涌耐受能力之间产生了折衷。最佳选择取决于应用，Nexperia 正在规划一系列二极管，以适应各种硬开关和软开关应用。

MPS 结构还有利于动态切换。与硅基 P-N 二极管相比的一个显着优势与反向恢复行为有关。反向恢复电荷是造成硅快恢复二极管功率损耗的主要因素之一，对转换器效率产生不利影响。有几个参数会影响这一点，包括二极管关断电流和结温。相比之下，只有多数载流子对 SiC 二极管中的总电流有贡献，这意味着它们表现出几乎恒定的行为，几乎没有硅快速恢复二极管的非线性性能。

这使电源设计人员更容易预测其行为，因为他们无需考虑各种环境温度和负载条件。

MPS 二极管提供了额外的优势，这些优势源于制造过程中芯片厚度的减少。未处理的SiC衬底进行N掺杂，生长SiC外延层形成漂移区。衬底的厚度最高达 500 μm，但在外延生长之后，这会在到背面金属的电流和热流路径中增加不必要的电阻和热阻。对于给定量的电流，这会增加正向压降和结温。

MPS 方法是通过研磨来“减薄”基板的底面。在此工艺步骤中，材料质量和研磨精度至关重要，以避免不均匀性和随之而来的二极管性能下降（这可能导致设备在现场出现故障）。此外，由于 SiC 的硬度（莫氏硬度为 9.2 至 9.3，而硅为 6.5），因此需要先进的制造专业知识。

总体而言，合并后的设计提供了与温度无关的电容开关和零恢复行为，从而提供了更高的品质因数 (QC x VF)。它还具有抗浪涌电流的稳健性，无需额外的保护电路。这些功能显着降低了系统复杂性，并使硬件设计人员能够在坚固的高功率应用中以更小的外形尺寸实现更高的效率。

SiC 肖特基二极管封装在 Real-2-Pin (R2P) TO-220-2 通孔功率塑料封装中。其他封装选项包括表面贴装（DPAK R2P 和 D2PAK R2P）和通孔 (TO-247-2)，具有真正的 2 引脚配置，可在高达 175 °C 的温度下提高高压应用的可靠性。

“我们很自豪能够提供高性能 SiC 肖特基二极管，该二极管在当前可用解决方案中名列前茅。在能源意识日益增强的世界中，随着对大批量、高效率应用的需求显着增加，我们正在为市场带来更多选择和可用性，”Nexperia SiC 产品部高级总监 Katrin Feurle 说。

Nexperia 计划通过包括在 650 V 和 1200 V 电压下工作且电流在 6-20 A 范围内的汽车级部件来扩展其 SiC 二极管产品组合。

文章来源：芯TIP

原文链接：
https://www.eenewseurope.com/en/nexperia-details-merged-silicon-carbide-pin-schottky-structure-for-650v-diode/