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碳化硅肖特基二极管 |
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金属与 N 型 4H-SiC 半导体体内含有大量的导电载流子。金属与 4H-SiC 半导体材料的接触仅有原子大小的数量级间距时，4H-SiC 半导体的费米能级大于金属的费米能级。此时 N 型 4H-SiC 半导体内部的电子浓度大于金属内部的电子浓度，两者接触后，导电载流子会从 N 型 4H-SiC 半导体迁移到金属内部，从而使 4H-SiC 带正电荷，而金属带负电荷。电子从 4H-SiC 向金属迁移，在金属与 4H-SiC 半导体的界面处形成空间电荷区和自建电场，并且耗尽区只落在 N 型 4H-SiC 半导体一侧，在此范围内的电阻较大，一般称作“阻挡层”。自建电场方向由 N 型 4H-SiC 内部指向金属，因为热电子发射引起的自建场增大，导致载流子的扩散运动与反向的漂移运动达到一个静态平衡，在金属与4H-SiC 交界面处形成一个表面势垒，称作肖特基势垒。4H-SiC 肖特基二极管就是依据这种原理制成的。
金属与半导体接触时，载流子流经肖特基势垒形成的电流主要有四种输运途径。这四种输运方式为：
1、N 型 4H-SiC 半导体导带中的载流子电子越过势垒顶部热发射到金属；
2、N 型 4H-SiC 半导体导带中的载流子电子以量子力学隧穿效应进入金属；
3、空间电荷区中空穴和电子的复合；
4、4H-SiC 半导体与金属由于空穴注入效应导致的的中性区复合。
特点是：
（1）碳化硅单载流子器件漂移区薄，开态电阻小。比硅器件小100-300倍。由于有小的导通电阻，碳化硅功率器件的正向损耗小；
（2）碳化硅功率器件由于具有高的击穿电场而具有高的击穿电压。例如，商用的硅肖特基的电压小于300V，而个商用的碳化硅肖特基二极管的击穿电压已达到600V；
（3）碳化硅有较高的热导率；
（4）碳化硅器件可在较高温度下工作，而硅器件的大工作温度仅为150ºC；
（5）碳化硅具有很高的抗辐照能力；
（6）碳化硅功率器件的正反向特性随温度和时间的变化很小，可靠性好；
（7）碳化硅器件具有很好的反向恢复特性，反向恢复电流小，开关损耗小；
（8）碳化硅器件可减少功率器件体积和降低电路损耗。
