[發(fā)明專利]二極管

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710546131.3
• 申請(qǐng)日: 2017-07-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107507870A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-12-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐哲;劉鉞楊;吳迪;曹功勛;和峰;何延強(qiáng);王耀華;劉江;崔磊;金銳;溫家良;潘艷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院有限公司
• 主分類號(hào): H01L29/868
• 分類號(hào): H01L29/868
• 代理公司: 北京三聚陽(yáng)光知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11250
• 代理人: 馬永芬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體功率器件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種二極管。

背景技術(shù)

在電力電子領(lǐng)域，二極管，特別是快速恢復(fù)二極管(Fast Recovery Diode，簡(jiǎn)稱為FRD)是電力電子電路(例如逆變器)中重要器件之一。因?yàn)榭焖倩謴?fù)二極管不是理想開(kāi)關(guān)器件，反向恢復(fù)過(guò)程中發(fā)生的snap-off(震蕩)常常引起其損壞，甚至在反向電壓低于靜態(tài)擊穿電壓的條件下也會(huì)發(fā)生此現(xiàn)象。隨著逆變器頻率越來(lái)越高，F(xiàn)RD承受的di/dt(單位時(shí)間內(nèi)電流的變化)也越來(lái)越高，使其在反向恢復(fù)過(guò)程中更容易發(fā)生snap-off現(xiàn)象。隨著電力系統(tǒng)應(yīng)用的需求不斷提升，快速恢復(fù)二極管正在向著更高電壓、更大功率、更快速度的方向發(fā)展，反向恢復(fù)過(guò)程中的震蕩可能會(huì)造成器件損壞或系統(tǒng)干擾。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種二極管，以解決現(xiàn)有技術(shù)中二極管在反向恢復(fù)過(guò)程中容易發(fā)生snap-off現(xiàn)象的問(wèn)題。

為此，本發(fā)明實(shí)施例提供了如下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供了一種二極管，包括：依次分布的陽(yáng)極P區(qū)、陰極N-區(qū)和陰極N+區(qū)；其中，在所述N-區(qū)中設(shè)置有N型控制區(qū)，其中所述N型控制區(qū)的平均摻雜濃度大于所述N-區(qū)的平均摻雜濃度，所述N型控制區(qū)的厚度小于所述N-區(qū)的厚度。

可選地，所述N型控制區(qū)的平均摻雜濃度小于所述N+區(qū)的平均摻雜濃度。可選地，所述N型控制區(qū)的摻雜濃度為1e12～1e15cm^-3。

可選地，所述N型控制區(qū)的濃度分布方式包括以下至少之一：均勻分布、階梯式分布、高斯分布。

可選地，所述N型控制區(qū)設(shè)置于距離所述二極管背面預(yù)定距離處，所述預(yù)定距離大于所述N+區(qū)的厚度。

可選地，所述預(yù)定距離為20～500um。

可選地，所述N型控制區(qū)的厚度為15～100um。

可選地，通過(guò)以下至少之一的方式生成所述N型控制區(qū)：在所述N-區(qū)的預(yù)設(shè)位置通過(guò)離子注入的方式生成所述N型控制區(qū)、在所述N-區(qū)的基礎(chǔ)上通過(guò)外延增加的方式設(shè)置所述N型控制區(qū)。

本發(fā)明實(shí)施例技術(shù)方案，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種二極管，包括依次分布的陽(yáng)極P區(qū)、陰極N-區(qū)和陰極N+區(qū)；其中，在該N-區(qū)中設(shè)置有N型控制區(qū)，其中該N型控制區(qū)的摻雜濃度小于該N+區(qū)的摻雜濃度，并且大于該N-區(qū)的摻雜濃度，該N型控制區(qū)的厚度小于該N-區(qū)的厚度。二極管容易產(chǎn)生震蕩的一個(gè)原因是電場(chǎng)的截止位置處缺少相應(yīng)的載流子，從而造成電流的急劇變化而產(chǎn)生震蕩，通過(guò)加入N型控制層可以控制電場(chǎng)的分布，從而使得電場(chǎng)截止的位置處仍然具有一定的載流子濃度，不會(huì)使電流發(fā)生急劇變化而產(chǎn)生震蕩，從而解決了現(xiàn)有技術(shù)中二極管在反向恢復(fù)過(guò)程中容易發(fā)生snap-off現(xiàn)象的問(wèn)題，延長(zhǎng)了二極管的使用壽命。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施方式，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是常規(guī)二極管的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的二極管的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的二極管的另一個(gè)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例N型控制層二極管的摻雜濃度分布形狀示意圖(1)；

圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例N型控制層二極管的摻雜濃度分布形狀示意圖(2)；

圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例N型控制層二極管的摻雜濃度分布形狀示意圖(3)；

圖7是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例N型控制層二極管的摻雜濃度分布形狀示意圖(4)；

圖8是4500V常規(guī)二極管的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9是4500V常規(guī)二極管方向恢復(fù)曲線示意圖；

圖10是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有N型控制層的4500V二極管結(jié)構(gòu)示意圖；

圖11是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有N型控制層的4500V二極管的反向恢復(fù)曲線示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。