随着电力电子技术的发展，各种变频电路、斩波电路的应用不断扩大，这些电力电子电路中的主回路不论是采用换流关断的晶闸管，还是采用有自关断能力的新型电力电子器件，如ＧＴ０，ＭｃＴ，ＩＧＢＴ等，都需要一个与之并联的快速二极管，以通过负载中的无功电流，减小电容的充电时问，同时抑制因负载电流瞬时反向而感应的高电压。由于这些电力电子器件的频率和性能不断提高，为了与其关断过程相匹配，该二极管必须具有快速开通和高速关断能力，即具有短的反向恢复时间０，较小的反向恢复电流Ｉ。ＲＭ和软恢复特性。
在高压、大电流的电路中，传统的ＰＩＮ二极管具有较好的反向耐压性能，且正向时它可以在很低的电压下就会导通较大的电流，呈现低阻状态。然而，正向大注入的少数载流子的存在使得少子寿命较长，二极管的开关速度相应较低，为提高其开关速度，可采用掺杂重金属杂质和通过电子辐照的办法减小少子寿命，但这又会不同程度的造成二极管的硬恢复特性，在电路中引起较高的感应电压，对整个电路的正常工作产生重要影响。因而，开发高频高压快速软恢复大功率二极管已成为一个非常重要和迫切的任务，具有重要的现实意义。
目前，国内快速二极管的水平已达到３０００～４５００Ｖ，５ｕｓ，但是各整流器生产单位在减小二极管的反向恢复时间的同时，一般并不注意提高其软恢复性能。现在这些二极管～般采用电子辐照控制少子寿命，其软度因子在Ｏ．３５左右，特性很硬。国内快速软恢复二极管的研制现状如表１所不。
国际上快速二级管的水平已达到
万
方数据通用元器件
器２９
世雾曦擎嚣器转＋獭黪凌
１．快速软恢复二极管的现状
表ｌ国内快速软恢复二极管的研制现状
“燮笺。
ＺＫ５００
＋生产广蒙
。
ｊ；＋。。谶诱警垮‘《＆感流纛趣＋俄弦
？‘＋＋。
凌淘戳蠓煎电
：耀獭溆《黔、‘
＠…”。ｒ・
一。“
≈
＿？渡国後瑟曩！ｉｊ嚣翩瞬随鬣囱蕊笈峰畿电？醚纲黪韵瓣。“。＿耄筮警藩Ｉ（够。ｔ；＋瀛篱㈣《黻绚
７；
÷
一～●”；
５００３００～３０００３２．Ｏ５０
辜新晶体管有限责任公司
ＺＫｌ０００
１０００
３００～３０００５
２．Ｏ８０
ＺＫｌ５００１５００３００～３０００５２．０５０
ＺＫ２０００２０００３００～３０００５２．Ｏ８０
ＺＫ６００６００ｌＯＯＯ～４５００２～ｌＯ２．６
铁道郝永济电讥
ｒ警遇蝴ｒ
ＺＫ８００８００１０００～４５００２～１０２．６
ＺＫｌ０００ｌＯＯＯｌ０００～４５００２～ｌＯ２．６
ＺＫ２００
Ⅷ
６００６００～２０００４～１０１．８５３０
ＺＫ３００９００６００～２０００４～１０１．７５３０
＝ＩＥ京攘流器厂
ＺＫ４００
１２００
６００～２０００
４～１０
１．７
４０
ＺＫ５００１５００８００～２０００４～１５２．１５０
；。＿＋；
７｛
ＺＫ６４００
ＺＫ６５００
８００４００～１４００１．Ｏ２．０５０
镁道酆探溯
８００
４００～１４００
２．Ｏ
１．５
５０
ＺＫ８５００１５００４００一２５００２．０２．２５５０
，蛐瓣蓼擎赛美姆警辩≯
ＺＫ８６００１５００４００～１４００１．Ｏ
２．０５５０
ＺＫ８７００１５００４００～２５００３．Ｏ１．６５５０
表２国外快速软恢复二极管的研制现状
、『¨
鏊蹇ｌ｜。～＋”公霭７
’。“；，”
。｜；。；＋
；ｉ．。。。莉”ｉｉ
＋“＋－Ⅳ”＋。。ｏ８ｊ≯
Ｒ７２２－０５Ｒ７Ｓ２．０９
ｒｏ、撼离警均≮；。“壤曦藏别臻罐蘸謦＋：。獭流‰《黟＋ｉｉ：’囊ｊ
ｔ，・
，＋。藤。蛙篁磷警■嗍ｉ《舔瓣，
女＋。；＊’％４＋ｌ：
皤跨霉褒纂蠛麓ｒ囊。灞雾霸￡蘑砖’
。；、≈一ｔ※‰。：，。；。。＾一一＋。Ｐ。ｉｉ；
。“。；
５００２５００２２．２５
＋獒麓４“
Ⅵ，ＨＥＣ
Ｗｉｓ缸ｇ－ｈｏｕｓｅ
９００
１４００１２００
ｌ
２．０５
Ｒ！ｒ２２Ｒ０８ＥＪ
１２００
２．０
１．６
ＤＳＦ２０１３ＳＤ２６
ＡＥＴＬ
１６００２６００
３６００
５．８１．８
ＤＳＦｌｌｌ４ＳＭ３６８ｌＯ６．５
６．ｏ
２．３
１．５
。＋羹酱４
ｊ
ＷＥＳＢＳＭ２ｌＣＸＣ２２４
４０ｌＰＤＡｌ８一１３０
１１００２ｌｏｏ
胍
扑ⅡＵ
４００
１８００
３．Ｏ２．０
５０３ＰＪＡｌ２０５００１２００３５
５．５
２．Ｏ
翻一“：
日本７意炎刺’？。
ｎ。
ＢＢＣＧ
ＳＥＫＧ
ＤＳＤｌ０２８—２５Ｄ
１６００
２５００
１．５
ＳＫＮ４Ｍ１６００／２４６００２４００４．Ｏ３．Ｏ
ＴＯＳＪ
３００Ⅸｋ１
ＡＲＦ３２２
３００２５００５１．７５
７４０
１６∞
２６００
４Ｏ．９
Ａｎｓａｌｄｏ
ＡＲＦ９１２
７５５
４
１．１５
麓蘸然警雾枣繁摹孥
万方数据
图１
管压降随时间变化的曲线
Ｉ（Ａ）
ｔ（肛ｓ）
图２二极管导通电流波形
的磁性材料等因素有关。电感效应对电流的变化关断特性所有的ＰＮ结二极管，在传导正向
电流时，都将以少子的形式储存电荷。少子注入时在ＰＮ结区有大量少数载流子存贮起来，故到截用软化系数ｓ（ｓｏＲｎｅｓｓｆａｃｔｏｒ）来描述反向恢ｓ－篙
（１）
反向恢复电流的下降速度ｄｉｒＩ／ｄｔ是一个重要的
万
方数据参数。若ｄｉｒＩ／ｄｔ过大，由于线路存在电感Ｌ，则会使反向峰值电压ＵＲＭ过高，有时出现强烈振荡，致使二极管损坏，可以用软特性和硬特性的概念来表示ｄｉｒｒ／ｄｔ对反向特性的影响。软化系数Ｓ还可以智胡熟
表示为：
一；
＆未等
（２）
通过上式可以预测反向峰值电压的幅值：
■；
％”＝％乜＋号
（３）
其中，Ｌ为电路总电感，ｕＲＭ即为二极管反向ｒ＿℃ｏ∞ｍ
恢复时施加于有源器件的峰值电压，其值一定要小于有源器件的电压额定值，因此用ｄｉ（ｒｅｃ）／ｄｔ表
示软度因子更有实用意义。
耗尽储存电荷所需的总的时间定义为反向恢复时间ｔｒｒ，作为开关速度的量度，它是选用二极管时的一个非常重要的参数，一般用途的二极管ｔｒｒ为２５肛ｓ左右，使用在整流以及频率低于ｌｋＨｚ以下的电路中是可以的，但若用于斩波和逆变电路中，必须选用０在５“ｓ以下的快速恢复二极管，在一些吸
收电路中要求快开通和软恢复二极管。
由软度因子定义可知，它其实就是反映二极管在反向恢复的ｔｂ过程中基区少子因复合而消失的时间长短。所以，软度因子与少子寿命控制方法、基区宽度和扩散浓度分布、元件结构及结构参数等有密切的关系。在空间电荷区扩展后的剩余基区内驻留更多的残存电荷，并驻留更长的时间将提高软度因子。
虽然ＰＩＮ管具有良好的反向耐压能力，但是由于其反向恢复特性较差，在反向恢复期间产生较大的反向峰值电压，从而影响整个电路的正常工作，其次一个实际的ＰＩＮ整流器，开通瞬间正向压降幅值要比稳态压降高一个数量级，该电压峰值可以超过３０Ｖ，这主要是由少子有限的扩散速度造成的，它与Ｎ基区材料电阻率及基区宽度有关。为了改善二极管的工作特性，在器件的设计与制作工艺上均采用了相关的技术。
少子寿命控制技术
由于少子寿命的变化及少子寿命的控制方法
赣獬嚣器释灞霸垮瓤瑟ｉ：黪：■
一；◇ｏ＿４麓；雾鞭ｉ≥终。纛
一∥≯”＊＋。
＊～…““。。■ａ按’ｙ。＊薅３》
率最敏感，因此开通时二极管电流的上升率ｄｉＦ／ｄｔ越大，峰值电压ｕ。就越高，正向恢复时间也越长。
是电导调制的机理，它导致正向压降（Ｖｒ）的降低，从这个意义上讲，它是有利的。但是当正在导通的二极管突然加一个反向电压时，由于导通止时要把这些少数载流子完全抽出或是中和掉是需要一定时间的，即反向阻断能力的恢复需要经过一段时间，这个过程就是反向恢复过程，发生这一过程所用的时间定义为反向恢复时间（ｋ）。值得注意的是在未恢复阻断能力之前，二极管相当于处于短路状态。
复电流由最大值ＩＲＭ消失的速率：
３．改善二极管性能的主要方法
影响着快恢复器件的频率特性和反向恢复软度，因此少子寿命的控制技术就处于十分重要的地位。少子寿命控制技术按其特点可分为三种类型：常规型、重金属掺杂型和电子辐射型。
常规型常规型就是通过调整开关管的结构参数来达到控制少子寿命的目的。包括以下几种方法：减小材料电阻率，杂质分布的控制，减薄基区厚度。
重金属掺杂型在二极管的制造过程中，有意
识的选择某种合适的深能级重金属杂质扩散在半导体中，可以用来降低少子寿命，提高反向恢复软度。常用的重金属杂质有金、铂、钯等。
重金属杂质类型对器件特性有明显影响：
少子寿命与温度的关系一由于载流子的热
速度ｖ，和俘获截面哪都是温度的函数，所以少子寿命与温度也有较大的关系，具体情况如图３所示。可见在少子寿命与温度之间的变化关系中掺金最小，掺钯次之，掺铂最大。
重金属杂质类型与漏电流的关系一漏电流
主要是耗尽层产生的电流，其大小取决于重金属杂质的能级位置。能级位置越靠近禁带中心，相应的漏电流也会越大。从金、铂、钯的能级位置可以得到，掺金器件的漏电流最大，其它两种器件的漏电流较小。
重金属杂质类型与电阻率的关系一掺杂在
硅中的深能级重金属杂质如果具有一定的受主或施主的性质，由于补偿作用的存在，掺杂重金属将会引起电阻率发生变化。这种补偿作用的大小与原材料电阻率及重金属杂质掺杂在半导体中的导电类型及浓度有关。实验发现，ｎ型半导体掺金后电阻率会上升，而掺杂铂、钯后电阻率反而会
岛（¨ｓ）
４０
８０
１２０
１６０
（Ｔ℃）
图３金、铂、钯与温度的关系
３２
嚣鋈蓑黪冀鬻挚警５磐《
万
方数据降低。电阻率的上升会提高击穿电压，但对器件的其他电特性可能会有不利的影响。
重金属杂质类型与通态压降的关系一采用
掺金、掺铂和１２Ｍｅｖ电子辐照技术后，将引起二极管的特征参数ｔ的变化，从而直接影响到二极管的主要参数Ｖｒ和ｔｒｒ。少子寿命控制方法的选择应
使器件有较好的Ｖ，——０折衷曲线，即在ｔｆｒ满足条
件时，Ｖ，越小越好，这有利于减小功率高频二极管的正向损耗。掺金、掺铂和１２ＭｅＶ电子辐照高
频二极管的Ｖ，１折衷曲线如图４所示。
显然，在Ｖ广ｔｒｒ折衷曲线中掺金最好，１２ＭｅＶ
电子辐照次之，掺铂最差。
重金属杂质类型与软度因子的关系一不同
的少子寿命控制方法会产生不同的软度因子，资料表明，掺金后二极管的软度因子为０．５６，掺铂后二极管的软度因子为０．６２，电子辐照后二极管的软度因子为Ｏ．３４。可见，掺铂后二极管的软度因子最大，掺金次之，电子辐照最差。
辐照
图４二极管的ＶＦ—ｔ。折衷曲线意图
综上所述，由于掺金的Ｖｒｋ折衷曲线最佳，受温度的影响最小，二极管的软度因子也比较大，所以掺金工艺得到了广泛应用。在我们的课题中也准备采用扩金工艺作为首要的少子寿命控制方
法。
电子辐照型所谓辐照型，就是将制成的成品置于辐照场中，用高能电子进行轰击，使半导体中的硅原子脱离正常格点位置而形成氧空位、磷空位、双空位等，并相应的在硅禁带内形成各种深能级复合中心，从而达到控制少子寿命的目的。
电子辐照的特点是通过对电子注入剂量的调
节能够精确控制少子寿命，从而可以很好的协调
器件诸电参数对少子寿命的不同要求，而且它可以在器件制造完成后进行，使制作过程简单化、灵活化。
采用新结构
采用新的结构从而改善二极管的性能，例如采用理想欧姆接触。传统的ＰＩＮ整流器在ｎ—ｎ＋界面采用欧姆接触只是对多子而言。由于ｎｍ＋高低结产生的内建电场的影响，对少子ｎ－ｎ＋并不形成欧姆接触结构。理想欧姆接触就是一种可以使少子和多子均能顺利通过的界面，它是由ｐ＋区和ｎ＋区相互嵌位构成的，如图５所示。在这种结构中，空穴经过ｐ＋通过界面，电子经过ｎ＋通过界面。这种结构可以采用传统的选择扩散方法得到，也可以采用肖特基接触代替整个ｐ＋区，可以省去一次选择扩散过程，如图６所示。
最近，在制作二极管的工艺过程中，将高电导率的非晶态硅、锗、硼合金利用ＣＶＤ法沉积在ｐ型硅片上，作为理想接触层，使二极管在正偏时具有低耗整流特性，反偏时具有快速开关特性。
具有理想欧姆接触的二极管反向恢复时间可达６０ｎｓ，更低的漏电流，使得二极管可以在高温下工作。
制作快速二极管的传统方法是采用掺金、铂或电子辐照来降低少子寿命而获得，然而由于反向恢复时间、反向峰值电流及衰减速度、正向压降等参数的相互制约限制了这种器件用于许多电力电子应用领域。故制作出一种反向恢复时间短、恢复时反向峰值电流小、且为软恢复特性的高速二极管就显得尤为重要。为此开发了不同结构的这
图５理想欧姆接触的结构图
万
方数据整界曦予元澄榫？鲫矗≯
快速软恢复二极管的发展现状
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：
张海涛， 张斌
清华大学核能设计研究院世界电子元器件
GLOBAL ELECTRONIC COMPONENTS2001(4)2次
引证文献(2条)
1.尹启堂.李玉柱.安涛.邢毅 双基区大功率快恢复二极管的研究[期刊论文]-半导体技术 2010(2)
2.张明.戴小平.李继鲁.蒋谊.陈芳林 1 100 A/4500 V逆导型IGCT组件的研究[期刊论文]-变流技术与电力牵引2007(3)
本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_sjdzyqj200104011.aspx
随着电力电子技术的发展，各种变频电路、斩波电路的应用不断扩大，这些电力电子电路中的主回路不论是采用换流关断的晶闸管，还是采用有自关断能力的新型电力电子器件，如ＧＴ０，ＭｃＴ，ＩＧＢＴ等，都需要一个与之并联的快速二极管，以通过负载中的无功电流，减小电容的充电时问，同时抑制因负载电流瞬时反向而感应的高电压。由于这些电力电子器件的频率和性能不断提高，为了与其关断过程相匹配，该二极管必须具有快速开通和高速关断能力，即具有短的反向恢复时间０，较小的反向恢复电流Ｉ。ＲＭ和软恢复特性。
在高压、大电流的电路中，传统的ＰＩＮ二极管具有较好的反向耐压性能，且正向时它可以在很低的电压下就会导通较大的电流，呈现低阻状态。然而，正向大注入的少数载流子的存在使得少子寿命较长，二极管的开关速度相应较低，为提高其开关速度，可采用掺杂重金属杂质和通过电子辐照的办法减小少子寿命，但这又会不同程度的造成二极管的硬恢复特性，在电路中引起较高的感应电压，对整个电路的正常工作产生重要影响。因而，开发高频高压快速软恢复大功率二极管已成为一个非常重要和迫切的任务，具有重要的现实意义。
目前，国内快速二极管的水平已达到３０００～４５００Ｖ，５ｕｓ，但是各整流器生产单位在减小二极管的反向恢复时间的同时，一般并不注意提高其软恢复性能。现在这些二极管～般采用电子辐照控制少子寿命，其软度因子在Ｏ．３５左右，特性很硬。国内快速软恢复二极管的研制现状如表１所不。
国际上快速二级管的水平已达到
万
方数据通用元器件
器２９
世雾曦擎嚣器转＋獭黪凌
１．快速软恢复二极管的现状
表ｌ国内快速软恢复二极管的研制现状
“燮笺。
ＺＫ５００
＋生产广蒙
。
ｊ；＋。。谶诱警垮‘《＆感流纛趣＋俄弦
？‘＋＋。
凌淘戳蠓煎电
：耀獭溆《黔、‘
＠…”。ｒ・
一。“
≈
＿？渡国後瑟曩！ｉｊ嚣翩瞬随鬣囱蕊笈峰畿电？醚纲黪韵瓣。“。＿耄筮警藩Ｉ（够。ｔ；＋瀛篱㈣《黻绚
７；
÷
一～●”；
５００３００～３０００３２．Ｏ５０
辜新晶体管有限责任公司
ＺＫｌ０００
１０００
３００～３０００５
２．Ｏ８０
ＺＫｌ５００１５００３００～３０００５２．０５０
ＺＫ２０００２０００３００～３０００５２．Ｏ８０
ＺＫ６００６００ｌＯＯＯ～４５００２～ｌＯ２．６
铁道郝永济电讥
ｒ警遇蝴ｒ
ＺＫ８００８００１０００～４５００２～１０２．６
ＺＫｌ０００ｌＯＯＯｌ０００～４５００２～ｌＯ２．６
ＺＫ２００
Ⅷ
６００６００～２０００４～１０１．８５３０
ＺＫ３００９００６００～２０００４～１０１．７５３０
＝ＩＥ京攘流器厂
ＺＫ４００
１２００
６００～２０００
４～１０
１．７
４０
ＺＫ５００１５００８００～２０００４～１５２．１５０
；。＿＋；
７｛
ＺＫ６４００
ＺＫ６５００
８００４００～１４００１．Ｏ２．０５０
镁道酆探溯
８００
４００～１４００
２．Ｏ
１．５
５０
ＺＫ８５００１５００４００一２５００２．０２．２５５０
，蛐瓣蓼擎赛美姆警辩≯
ＺＫ８６００１５００４００～１４００１．Ｏ
２．０５５０
ＺＫ８７００１５００４００～２５００３．Ｏ１．６５５０
表２国外快速软恢复二极管的研制现状
、『¨
鏊蹇ｌ｜。～＋”公霭７
’。“；，”
。｜；。；＋
；ｉ．。。。莉”ｉｉ
＋“＋－Ⅳ”＋。。ｏ８ｊ≯
Ｒ７２２－０５Ｒ７Ｓ２．０９
ｒｏ、撼离警均≮；。“壤曦藏别臻罐蘸謦＋：。獭流‰《黟＋ｉｉ：’囊ｊ
ｔ，・
，＋。藤。蛙篁磷警■嗍ｉ《舔瓣，
女＋。；＊’％４＋ｌ：
皤跨霉褒纂蠛麓ｒ囊。灞雾霸￡蘑砖’
。；、≈一ｔ※‰。：，。；。。＾一一＋。Ｐ。ｉｉ；
。“。；
５００２５００２２．２５
＋獒麓４“
Ⅵ，ＨＥＣ
Ｗｉｓ缸ｇ－ｈｏｕｓｅ
９００
１４００１２００
ｌ
２．０５
Ｒ！ｒ２２Ｒ０８ＥＪ
１２００
２．０
１．６
ＤＳＦ２０１３ＳＤ２６
ＡＥＴＬ
１６００２６００
３６００
５．８１．８
ＤＳＦｌｌｌ４ＳＭ３６８ｌＯ６．５
６．ｏ
２．３
１．５
。＋羹酱４
ｊ
ＷＥＳＢＳＭ２ｌＣＸＣ２２４
４０ｌＰＤＡｌ８一１３０
１１００２ｌｏｏ
胍
扑ⅡＵ
４００
１８００
３．Ｏ２．０
５０３ＰＪＡｌ２０５００１２００３５
５．５
２．Ｏ
翻一“：
日本７意炎刺’？。
ｎ。
ＢＢＣＧ
ＳＥＫＧ
ＤＳＤｌ０２８—２５Ｄ
１６００
２５００
１．５
ＳＫＮ４Ｍ１６００／２４６００２４００４．Ｏ３．Ｏ
ＴＯＳＪ
３００Ⅸｋ１
ＡＲＦ３２２
３００２５００５１．７５
７４０
１６∞
２６００
４Ｏ．９
Ａｎｓａｌｄｏ
ＡＲＦ９１２
７５５
４
１．１５
麓蘸然警雾枣繁摹孥
万方数据
图１
管压降随时间变化的曲线
Ｉ（Ａ）
ｔ（肛ｓ）
图２二极管导通电流波形
的磁性材料等因素有关。电感效应对电流的变化关断特性所有的ＰＮ结二极管，在传导正向
电流时，都将以少子的形式储存电荷。少子注入时在ＰＮ结区有大量少数载流子存贮起来，故到截用软化系数ｓ（ｓｏＲｎｅｓｓｆａｃｔｏｒ）来描述反向恢ｓ－篙
（１）
反向恢复电流的下降速度ｄｉｒＩ／ｄｔ是一个重要的
万
方数据参数。若ｄｉｒＩ／ｄｔ过大，由于线路存在电感Ｌ，则会使反向峰值电压ＵＲＭ过高，有时出现强烈振荡，致使二极管损坏，可以用软特性和硬特性的概念来表示ｄｉｒｒ／ｄｔ对反向特性的影响。软化系数Ｓ还可以智胡熟
表示为：
一；
＆未等
（２）
通过上式可以预测反向峰值电压的幅值：
■；
％”＝％乜＋号
（３）
其中，Ｌ为电路总电感，ｕＲＭ即为二极管反向ｒ＿℃ｏ∞ｍ
恢复时施加于有源器件的峰值电压，其值一定要小于有源器件的电压额定值，因此用ｄｉ（ｒｅｃ）／ｄｔ表
示软度因子更有实用意义。
耗尽储存电荷所需的总的时间定义为反向恢复时间ｔｒｒ，作为开关速度的量度，它是选用二极管时的一个非常重要的参数，一般用途的二极管ｔｒｒ为２５肛ｓ左右，使用在整流以及频率低于ｌｋＨｚ以下的电路中是可以的，但若用于斩波和逆变电路中，必须选用０在５“ｓ以下的快速恢复二极管，在一些吸
收电路中要求快开通和软恢复二极管。
由软度因子定义可知，它其实就是反映二极管在反向恢复的ｔｂ过程中基区少子因复合而消失的时间长短。所以，软度因子与少子寿命控制方法、基区宽度和扩散浓度分布、元件结构及结构参数等有密切的关系。在空间电荷区扩展后的剩余基区内驻留更多的残存电荷，并驻留更长的时间将提高软度因子。
虽然ＰＩＮ管具有良好的反向耐压能力，但是由于其反向恢复特性较差，在反向恢复期间产生较大的反向峰值电压，从而影响整个电路的正常工作，其次一个实际的ＰＩＮ整流器，开通瞬间正向压降幅值要比稳态压降高一个数量级，该电压峰值可以超过３０Ｖ，这主要是由少子有限的扩散速度造成的，它与Ｎ基区材料电阻率及基区宽度有关。为了改善二极管的工作特性，在器件的设计与制作工艺上均采用了相关的技术。
少子寿命控制技术
由于少子寿命的变化及少子寿命的控制方法
赣獬嚣器释灞霸垮瓤瑟ｉ：黪：■
一；◇ｏ＿４麓；雾鞭ｉ≥终。纛
一∥≯”＊＋。
＊～…““。。■ａ按’ｙ。＊薅３》
率最敏感，因此开通时二极管电流的上升率ｄｉＦ／ｄｔ越大，峰值电压ｕ。就越高，正向恢复时间也越长。
是电导调制的机理，它导致正向压降（Ｖｒ）的降低，从这个意义上讲，它是有利的。但是当正在导通的二极管突然加一个反向电压时，由于导通止时要把这些少数载流子完全抽出或是中和掉是需要一定时间的，即反向阻断能力的恢复需要经过一段时间，这个过程就是反向恢复过程，发生这一过程所用的时间定义为反向恢复时间（ｋ）。值得注意的是在未恢复阻断能力之前，二极管相当于处于短路状态。
复电流由最大值ＩＲＭ消失的速率：
３．改善二极管性能的主要方法
影响着快恢复器件的频率特性和反向恢复软度，因此少子寿命的控制技术就处于十分重要的地位。少子寿命控制技术按其特点可分为三种类型：常规型、重金属掺杂型和电子辐射型。
常规型常规型就是通过调整开关管的结构参数来达到控制少子寿命的目的。包括以下几种方法：减小材料电阻率，杂质分布的控制，减薄基区厚度。
重金属掺杂型在二极管的制造过程中，有意
识的选择某种合适的深能级重金属杂质扩散在半导体中，可以用来降低少子寿命，提高反向恢复软度。常用的重金属杂质有金、铂、钯等。
重金属杂质类型对器件特性有明显影响：
少子寿命与温度的关系一由于载流子的热
速度ｖ，和俘获截面哪都是温度的函数，所以少子寿命与温度也有较大的关系，具体情况如图３所示。可见在少子寿命与温度之间的变化关系中掺金最小，掺钯次之，掺铂最大。
重金属杂质类型与漏电流的关系一漏电流
主要是耗尽层产生的电流，其大小取决于重金属杂质的能级位置。能级位置越靠近禁带中心，相应的漏电流也会越大。从金、铂、钯的能级位置可以得到，掺金器件的漏电流最大，其它两种器件的漏电流较小。
重金属杂质类型与电阻率的关系一掺杂在
硅中的深能级重金属杂质如果具有一定的受主或施主的性质，由于补偿作用的存在，掺杂重金属将会引起电阻率发生变化。这种补偿作用的大小与原材料电阻率及重金属杂质掺杂在半导体中的导电类型及浓度有关。实验发现，ｎ型半导体掺金后电阻率会上升，而掺杂铂、钯后电阻率反而会
岛（¨ｓ）
４０
８０
１２０
１６０
（Ｔ℃）
图３金、铂、钯与温度的关系
３２
嚣鋈蓑黪冀鬻挚警５磐《
万
方数据降低。电阻率的上升会提高击穿电压，但对器件的其他电特性可能会有不利的影响。
重金属杂质类型与通态压降的关系一采用
掺金、掺铂和１２Ｍｅｖ电子辐照技术后，将引起二极管的特征参数ｔ的变化，从而直接影响到二极管的主要参数Ｖｒ和ｔｒｒ。少子寿命控制方法的选择应
使器件有较好的Ｖ，——０折衷曲线，即在ｔｆｒ满足条
件时，Ｖ，越小越好，这有利于减小功率高频二极管的正向损耗。掺金、掺铂和１２ＭｅＶ电子辐照高
频二极管的Ｖ，１折衷曲线如图４所示。
显然，在Ｖ广ｔｒｒ折衷曲线中掺金最好，１２ＭｅＶ
电子辐照次之，掺铂最差。
重金属杂质类型与软度因子的关系一不同
的少子寿命控制方法会产生不同的软度因子，资料表明，掺金后二极管的软度因子为０．５６，掺铂后二极管的软度因子为０．６２，电子辐照后二极管的软度因子为Ｏ．３４。可见，掺铂后二极管的软度因子最大，掺金次之，电子辐照最差。
辐照
图４二极管的ＶＦ—ｔ。折衷曲线意图
综上所述，由于掺金的Ｖｒｋ折衷曲线最佳，受温度的影响最小，二极管的软度因子也比较大，所以掺金工艺得到了广泛应用。在我们的课题中也准备采用扩金工艺作为首要的少子寿命控制方
法。
电子辐照型所谓辐照型，就是将制成的成品置于辐照场中，用高能电子进行轰击，使半导体中的硅原子脱离正常格点位置而形成氧空位、磷空位、双空位等，并相应的在硅禁带内形成各种深能级复合中心，从而达到控制少子寿命的目的。
电子辐照的特点是通过对电子注入剂量的调
节能够精确控制少子寿命，从而可以很好的协调
器件诸电参数对少子寿命的不同要求，而且它可以在器件制造完成后进行，使制作过程简单化、灵活化。
采用新结构
采用新的结构从而改善二极管的性能，例如采用理想欧姆接触。传统的ＰＩＮ整流器在ｎ—ｎ＋界面采用欧姆接触只是对多子而言。由于ｎｍ＋高低结产生的内建电场的影响，对少子ｎ－ｎ＋并不形成欧姆接触结构。理想欧姆接触就是一种可以使少子和多子均能顺利通过的界面，它是由ｐ＋区和ｎ＋区相互嵌位构成的，如图５所示。在这种结构中，空穴经过ｐ＋通过界面，电子经过ｎ＋通过界面。这种结构可以采用传统的选择扩散方法得到，也可以采用肖特基接触代替整个ｐ＋区，可以省去一次选择扩散过程，如图６所示。
最近，在制作二极管的工艺过程中，将高电导率的非晶态硅、锗、硼合金利用ＣＶＤ法沉积在ｐ型硅片上，作为理想接触层，使二极管在正偏时具有低耗整流特性，反偏时具有快速开关特性。
具有理想欧姆接触的二极管反向恢复时间可达６０ｎｓ，更低的漏电流，使得二极管可以在高温下工作。
制作快速二极管的传统方法是采用掺金、铂或电子辐照来降低少子寿命而获得，然而由于反向恢复时间、反向峰值电流及衰减速度、正向压降等参数的相互制约限制了这种器件用于许多电力电子应用领域。故制作出一种反向恢复时间短、恢复时反向峰值电流小、且为软恢复特性的高速二极管就显得尤为重要。为此开发了不同结构的这
图５理想欧姆接触的结构图
万
方数据整界曦予元澄榫？鲫矗≯
快速软恢复二极管的发展现状
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：
张海涛， 张斌
清华大学核能设计研究院世界电子元器件
GLOBAL ELECTRONIC COMPONENTS2001(4)2次
引证文献(2条)
1.尹启堂.李玉柱.安涛.邢毅 双基区大功率快恢复二极管的研究[期刊论文]-半导体技术 2010(2)
2.张明.戴小平.李继鲁.蒋谊.陈芳林 1 100 A/4500 V逆导型IGCT组件的研究[期刊论文]-变流技术与电力牵引2007(3)
本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_sjdzyqj200104011.aspx