[發明專利]一種漂移階躍恢復二極管

在審

• 申請號: 201810962364.6
• 申請日: 2018-08-22
• 公開（公告）號: CN109065636A
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發明（設計）人: 陳萬軍;高吳昊;鄧操;譙彬;左慧玲;夏云;劉超
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01L29/868
• 分類號: H01L29/868;H01L29/06
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 孫一峰

本發明涉及功率半導體技術，特別涉及一種漂移階躍恢復二極管。本發明對常規p⁺?p?n₀?n⁺漂移階躍恢復二極管的耐壓基區進行了改造，通過將均勻摻雜的n₀基區改變為超結結構，即超結耐壓基區3，從而改變了漂移階躍恢復二極管在脈沖放電的反向泵浦階段的載流子抽取路徑，使縱向和橫向都可以進行載流子的抽取，大大減少了少數載流子的平均移動距離，從而加速了少數載流子的抽取速度，使得反向泵浦階段的時間降低，脈沖放電回路中的負載上形成的電壓脈沖前沿的電壓變化率更大、時間更短。本發明的超結基區結構使用常規的超結工藝，無需額外開發新的工藝方法。

技術領域

本發明涉及一種半導體開關二極管，特別涉及一種漂移階躍恢復二極管。

背景技術

漂移階躍恢復二極管(Drift step recovery diodes，簡稱DSRD)是一種半導體開關二極管，由俄羅斯Ioffe物理技術研究所提出，一般應用于超寬帶(Ultra Wide Band，簡稱UWB)系統中，在多種脈沖信號源中被作為關鍵器件使用，可以達到納秒甚至皮秒級的開關時間，且具有高峰值功率、高脈沖重復頻率以及高時間穩定度等特點，

DSRD器件一般有以下幾種技術路線，分別為p⁺-n₀-n⁺型DSRD器件、p⁺-p₀-n⁺型DSRD器件以及p⁺-p-n₀-n⁺型DSRD器件。p⁺-p-n₀-n⁺型DSRD器件是目前階段比較常用的一種方案，其脈沖產生電路的基本工作過程有兩個階段：正向泵浦階段和反向泵浦階段。在DSRD器件處于脈沖放電的正向泵浦階段時，正向電流注入器件內部的少數載流子分別存儲在P型載流子存儲層以及N型基區中；當DSRD器件處于脈沖放電的反向泵浦階段時，DSRD器件中存儲的少數載流子被抽取，形成反向電流，而該反向電流下降階段中，儲能原件中的電流轉移到負載電阻上，從而在負載電阻上形成電壓脈沖，即少數載流子的抽取速度決定了脈沖系統輸出的電壓脈沖前沿的脈沖前沿時間、電壓上升率及電壓峰值。

對于單個硅基DSRD器件，在幾千伏甚至是幾十千伏的納秒級脈沖系統中，由于漂移區厚度很大，已無法滿足脈沖前沿的時間要求，需要多個器件串聯使用，這極大地增大了系統的體積。對于硅基DSRD器件優化的方向主要有兩點，即在同樣的漂移區厚度情況下盡量增大器件耐壓和反向泵浦階段的載流子抽取速度，從而減少器件串聯的數量，減小系統體積。

發明內容

本發明要解決的技術問題是通過改變漂移階躍恢復二極管的內部結構，增大器件耐壓，加速載流子抽取速度，不僅可以解決單個DSRD器件應用于低壓脈沖系統中存在的電壓脈沖前沿時間長、電壓脈沖峰值低、漂移階躍恢復二極管功耗大的問題，也可以減少高壓脈沖系統中串并聯的DSRD器件的數量，從而減小系統的體積。

本發明的技術方案：一種漂移階躍恢復二極管，如圖2所示，一種漂移階躍恢復二極管，其元胞結構自下而上分別為包括N型歐姆接觸電極1、N型重摻雜陰極區2、超結耐壓基區3、P型等離子存儲層4、P型重摻雜陽極5、P型歐姆接觸電極6；所述超結耐壓基區3包括N-柱區31與P-柱區32。

本發明的方案，相比于常規的p⁺-p-n₀-n⁺漂移階躍恢復二極管，本發明的漂移階躍恢復二極管的耐壓基區采用了超結結構。