Toshiba 用於工業設備的第三代碳化矽肖特基勢壘二極體

肖特基二極體：

以金屬為陽極，以N型半導體為陰極，利用二者接觸面上形成的肖特基勢壘（Schottky barrier）的整流特性而製成的金屬-半導體二極體器件。

優點：單極型器件，只有一種載流子，從正嚮導通到反向截止，沒有反向恢復行為，具有反向恢復時間（trr）短、正向電壓（VF）低，適用於高頻開關電路。
缺點：存在泄漏電流大（矽基肖特基二極體的這個缺點更明顯，所以耐壓做不高）。


結勢壘肖特基二極體（JBS：Junction Barrier Controlled Schottky Diode） : 

SBD是由半導體與金屬的接合形成的。由於半導體和金屬之間的勢壘不同，它起著二極體的作用。由於半導體-金屬界面上的分子結構可能是不連續的，因此可能會出現表面不規則、晶體缺陷或其它異常現象。當強電場作用於含有這些缺陷的半導體-金屬界面時，會有所謂的泄漏電流（IR）流動。在具有傳統結構的SBD中，耗盡區延伸到半導體側（如下所示），導致電荷（或電子）產生的電場在半導體-金屬界面處最強。

肖特基結構做成的肖特基二極體（SBD）漏電流大，反向耐壓低，產品競爭力差，商業應用價值低。為了提升產品競爭力，碳化矽肖特基二極體的結構也從標準的SBD結構向JBS進化，所謂JBS，是在外延層表面注入P阱，在器件承受反壓時，通過P阱與N-在P周圍形成耗盡層，減小漏電流，提升器件的反向耐壓，在JBS二極體中，耗盡區延伸於部分埋在半導體表面下的p和n-區之間。

當反向偏壓增大時，p型耗盡區相互穿插，最大電場位置直接移動到p區下面。這會減少可能存在缺陷的表面上的電場，從而減少泄漏電流。JBS結構直接改善器件的肖特基勢壘降低效應而不影響器件正向性能。

集成式PIN-肖特基二極體（MPS：Merged PIN Schottky Diode）結構 : 

當傳統的SBD正向偏置時，電流流過以下路徑：金屬 → 肖特基勢壘 → Si （n-） → Si（n+）。由於摻雜濃度較低，Si（n-）層電阻較大。因此，此SBD的IF-VF曲線如下所示。

SiC SBD的應用包括PFC電路，PFC電路必須保證在大電流下工作，因為它們在電源接通和負載變化時都會瞬間暴露在大電流條件下。在這種情況下，具有如下所示的IF-VF曲線的SBD可能發生過熱現象。


為了解決這個問題，開發了一種新的SBD，它採用改進的JBS結構，其中包含了集成PiN-肖特基（MPS）結構的概念。MPS結構是其p+區埋在SBD的n-區中，如下所示。在東芝的設計中，JBS結構的部分p層（圖中陰影部分）被放大，這部分的雜質濃度增加。p+區和n-區形成一個pn結二極體，在需要大電流（浪涌電流）時打開。這增加了SBD的載流能力，因此即使在大電流下也能降低正向電壓的升高，並增加最大允許浪涌電流值。

MPS結構的特點是在陽極電極下方的p+–n-–n+結構。

相對於JBS側重於提高器件反向特性，MPS更側重於改善器件的正向特性，其設計目標在於引進PN結的電導調製作用降低SBD在高密度正向電流下的壓降。在低電流下，n-區通常具有高電阻。然而，當SBD正向偏壓時，空穴和電子分別從p區和n區流入n-區，同時保持電中性。在這個時候，空穴和電子都存在於高濃度的n-區內。

因此，n-區將作為高摻雜濃度區域，特別是在高電流下，表現出非常低的電阻（傳導性調製）。因此，該SBD具有如下所示的IF-VF曲線，在高電流區域具有低VF。
              



資料來源: 東芝(https://toshiba-semicon-storage.com/cn/semiconductor/product/diodes/sic-schottky-barrier-diodes/articles/improved-jbs-structure-to-reduce-the-leakage-current-and-increase-the-surge-current-capability.html )


『東芝推出最新一代用於工業設備的碳化矽（SiC）肖特基勢壘二極體（SBD）——“TRSxxx65H系列”。首批12款產品（均為650V）中有7款產品採用TO-220-2L封裝，其餘5款採用DFN8×8封裝，在第3代SiC SBD晶片中使用了一種新金屬，優化了第2代產品的結勢壘肖特基（JBS）結構。它們實現業界領先的1.2V（典型值）低正向電壓，比上一代的1.45V（典型值）低17%。此外，新產品還在正向電壓與總電容電荷之間以及正向電壓與反向電流之間取得了平衡，從而在降低了功耗的同時提高了設備效率。』（作者：東芝；出處：https://toshiba-semicon-storage.com/cn/company/news/news-topics/2023/07/sic-power-devices-20230713-1.html )