Die Wirkung einer Hochleistungs-Siliziumkarbiddiode auf den PIN-Fotodetektor
Hochleistungs-Siliziumkarbid-PIN-Dioden waren schon immer einer der Hotspots auf dem Gebiet der Forschung an Leistungsgeräten.Eine PIN-Diode ist eine Kristalldiode, die durch die Anordnung einer Schicht aus intrinsischem Halbleiter (oder Halbleiter mit geringer Konzentration an Verunreinigungen) zwischen dem P+-Bereich und dem n+-Bereich entsteht.Das i in PIN ist eine englische Abkürzung für „intrinsisch“, da es unmöglich ist, einen reinen Halbleiter ohne Verunreinigungen zu existieren, sodass die I-Schicht der PIN-Diode in der Anwendung mehr oder weniger mit einer kleinen Menge P vermischt ist -Typ- oder N-Typ-Verunreinigungen.Gegenwärtig verwendet die Siliziumkarbid-PIN-Diode hauptsächlich eine Mesa-Struktur und eine ebene Struktur.
Wenn die Betriebsfrequenz der PIN-Diode 100 MHz überschreitet, verliert die Diode aufgrund des Speichereffekts einiger Träger und des Laufzeiteffekts in Schicht I den Gleichrichtungseffekt und wird zu einem Impedanzelement, und ihr Impedanzwert ändert sich mit der Vorspannung.Bei Nullvorspannung oder Gleichstrom-Sperrvorspannung ist die Impedanz im I-Bereich sehr hoch.Bei DC-Vorwärtsvorspannung weist der I-Bereich aufgrund der Trägerinjektion einen Zustand niedriger Impedanz auf.Daher kann die PIN-Diode als Element mit variabler Impedanz verwendet werden. Im Bereich der Mikrowellen- und HF-Steuerung ist es häufig erforderlich, Schaltgeräte zu verwenden, um eine Signalumschaltung zu erreichen. Insbesondere in einigen Hochfrequenzsignalsteuerzentren sind PIN-Dioden überlegen HF-Signalsteuerungsfunktionen, werden aber auch häufig in Phasenverschiebungs-, Modulations-, Begrenzungs- und anderen Schaltkreisen eingesetzt.
Hochleistungs-Siliziumkarbiddioden werden aufgrund ihrer hervorragenden Spannungswiderstandseigenschaften häufig im Leistungsbereich eingesetzt und hauptsächlich als Hochleistungs-Gleichrichterröhren verwendet.Die PIN-Diode hat eine hohe kritische Sperrdurchbruchspannung VB, da die niedrig dotierte i-Schicht in der Mitte den Hauptspannungsabfall trägt.Durch Erhöhen der Dicke von Zone I und Reduzieren der Dotierungskonzentration von Zone I kann die Durchbruchspannung in Sperrrichtung der PIN-Diode effektiv verbessert werden. Das Vorhandensein von Zone I verbessert jedoch den Durchlassspannungsabfall VF des gesamten Geräts und die Schaltzeit des Geräts bis zu einem gewissen Grad, und die Diode aus Siliziumkarbidmaterial kann diese Mängel ausgleichen.Siliziumkarbid hat das Zehnfache des kritischen elektrischen Durchbruchfelds von Silizium, so dass die Dicke der Zone der Siliziumkarbiddiode I auf ein Zehntel des Siliziumrohrs reduziert werden kann, während eine hohe Durchbruchspannung gepaart mit der guten Wärmeleitfähigkeit von Siliziumkarbidmaterialien erhalten bleibt Da es keine offensichtlichen Probleme mit der Wärmeableitung gibt, sind Hochleistungs-Siliziumkarbiddioden zu einem sehr wichtigen Gleichrichtergerät im Bereich der modernen Leistungselektronik geworden.
Aufgrund ihres sehr geringen Sperrleckstroms und ihrer hohen Ladungsträgermobilität sind Siliziumkarbiddioden im Bereich der fotoelektrischen Detektion von großem Interesse.Ein kleiner Leckstrom kann den Dunkelstrom des Detektors reduzieren und das Rauschen reduzieren;Eine hohe Trägermobilität kann die Empfindlichkeit des Siliziumkarbid-PIN-Detektors (PIN-Fotodetektor) effektiv verbessern.Die Hochleistungseigenschaften von Siliziumkarbiddioden ermöglichen PIN-Detektoren die Erkennung stärkerer Lichtquellen und werden häufig im Weltraumbereich eingesetzt.Hochleistungs-Siliziumkarbiddioden erfreuen sich aufgrund ihrer hervorragenden Eigenschaften großer Beliebtheit und ihre Forschung ist ebenfalls weit fortgeschritten.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 13. Okt. 2023