[實用新型]一種帶雪崩特性的GaN基肖特基二極管器件

有效

• 申請號: 201420695802.4
• 申請日: 2014-11-19
• 公開（公告）號: CN204516763U
• 公開（公告）日: 2015-07-29
• 發明（設計）人: 何志;謝剛
• 申請（專利權）人: 佛山芯光半導體有限公司
• 主分類號: H01L25/18
• 分類號: H01L25/18;H01L29/872
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種電力電子器件制造以及電力電子電路領域，尤其設計一種帶雪崩擊穿特性的GaN基肖特基二極管器件。

背景技術

GaN基半導體材料由于具有寬禁帶、高電子遷移速度、高熱導率、耐腐蝕，抗輻射等突出優點，在制作高溫、高頻、大功率電子器件方面有著獨特的優勢。

GaN基高壓肖特基二極管由于相較于Si基二極管器件具有更低的導通電阻，更高的反向耐壓，以及極短的反向恢復時間，以及比?SiC基二極管器件具有更低的價格，得到了廣泛的研究和發展。

但是，由于肖特基二極管在反向工作時，隨著耐壓的升高會發生肖特基勢壘降低效應和勢壘隧穿效應，這樣就會使得器件反向工作時的漏電流大大升高。GaN材料高的缺陷密度，也會升高器件反向工作時的漏電流。由于GaN材料高的擊穿雪崩擊穿電場，在器件的反向漏電流很高時也很難達到雪崩擊穿。這樣就會使得所設計GaN基二極管器件的反向額定電壓遠低于材料發生雪崩擊穿時的耐壓。

然而，對于Si基高壓二極管材料，由于Si材料低的雪崩擊穿電場，當反向電壓超過器件反向額定電壓時會發生雪崩擊穿。在實際電路中，當電路不穩定，使得器件反向工作電壓高于額定電壓達到雪崩擊穿電壓時，由于雪崩效應使得器件上反向電壓固定。固定反向電壓下直線上升的反向漏電流，也會觸發電路中的保護裝置，從而保護整個電力電子系統。

對于GaN基肖特基二極管器件，當反向電壓高于GaN基肖特基二極管的反向額定壓時，由于不會雪崩擊穿，反向電壓不能固定。在不穩定的電路中，會發生反向電壓與反向漏電流同時上升的現象。而過高的反向電壓與反向漏電流不但會增加電路的功耗，而且會對功率器件自身以及電路產生破壞作用。在電路設計中，缺少了雪崩電流的反饋作用，也會增加反饋電路的設計難度。

???因此，GaN基肖特基二極管的反向工作特性需要改進。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的旨在解決常規GaN基肖特基二極管在實際應用中，反向工作時，當反向電壓超過反向額定電壓時，不能固定反向電壓，不能形成雪崩電流反饋的問題。

為了實現上述發明目的的其技術方案為，一種帶雪崩擊穿特性的GaN肖特基二極管器件，其結構為，反向耐壓大于或者等于設計所需反向額定電壓的GaN基肖特基二極管。

上述GaN肖特基二極管的陰極與所述的Si基二極管陰極相連。

為了達到設計所需的正向額定電流與反向額定電壓的要求之目的其技術方案為，上述GaN基肖特基二極管由兩個或兩個以上GaN基二極管相互串聯或并聯的模塊，整體反向額定耐壓為整個模塊的反向額定電壓。

當單個Si基二極管不能達到設計要求反向額定電壓時，上述Si基二極管是由兩個或兩個以上Si基二極管相互串聯或并聯的模塊，其反向額定電壓為整個模塊的反向額定電壓。

上述GaN基肖特基二極管器件，與其搭配的Si基二極管的結構是通用型二極管結構。

上述一種帶雪崩擊穿特性的GaN肖特基二極管器件的制作方法包括以下步驟：

步驟一：選擇反向耐壓大于或者等于設計所需反向額定電壓的GaN基肖特基二極管。

步驟二：選擇反向額定電壓等于設計要求反向額定電壓的Si基二極管。

步驟三：將步驟一中所述的GaN基肖特基二極管陽極與步驟二中所述的Si基二極管或陽極相連，將步驟一中所述的GaN基肖特基二極管的陰極與將步驟一中所述的Si基二極管陰極相連。

其中步驟一所述的GaN基肖特基二極管器件，可以是GaN體材料肖特基二極管也可以是AlGaN/GaN?HEMTs?肖特基二極管。

其中，為了達到設計所需的正向額定電流與反向額定電壓的要求，步驟一中所述的GaN基肖特基二極管也可以是兩個或者兩個以上的GaN基二極管相互串聯或者并聯形成的模塊，其反向額定耐壓為整個模塊的反向額定電壓。

其中，當單個Si基二極管不能達到設計要求反向額定電壓時，步驟二中所述的Si基二極管也可以是兩個或者兩個以上Si基二極管相互串聯的模塊，其反向額定電壓為整個模塊的反向額定電壓。

其中步驟二中所述的Si基二極管的結構可以是各種結構，如：肖特基結構、PiN結構等等。

其中步驟三種所述的GaN基二極管與Si基二極管的連接方法，可以是各種方法，如：封裝為DBC模塊、電路板焊接或者其他封裝形式。