Влияние мощного кремнийкарбидного диода наPIN-фотодетектор
Мощные PIN-диоды на основе карбида кремния всегда были одним из самых актуальных направлений в исследованиях силовых приборов. PIN-диод — это кристаллический диод, созданный путем размещения слоя собственного полупроводника (или полупроводника с низкой концентрацией примесей) между P+- и n+-областями. Буква «i» в аббревиатуре PIN означает «собственный», поскольку невозможно существование чистого полупроводника без примесей, поэтому слой I в PIN-диоде в практическом применении в той или иной степени содержит небольшое количество примесей P-типа или N-типа. В настоящее время в PIN-диодах на основе карбида кремния в основном используются меза-структура и плоская структура.
Когда рабочая частота PIN-диода превышает 100 МГц, из-за эффекта накопления небольшого количества носителей заряда и эффекта времени прохождения в слое I диод теряет выпрямляющий эффект и становится импедансным элементом, значение импеданса которого изменяется в зависимости от напряжения смещения. При нулевом смещении или обратном постоянном смещении импеданс в области I очень высок. При прямом постоянном смещении область I имеет низкое сопротивление из-за инжекции носителей заряда. Поэтому PIN-диод может использоваться в качестве элемента с переменным импедансом. В области управления микроволновыми и радиочастотными сигналами часто необходимо использовать переключающие устройства для управления сигналом, особенно в некоторых центрах управления высокочастотными сигналами. PIN-диоды обладают превосходными возможностями управления радиочастотными сигналами и широко используются в схемах сдвига фазы, модуляции, ограничения и других схемах.
Мощный диод из карбида кремния широко используется в энергетике благодаря своим превосходным характеристикам сопротивления напряжению и в основном применяется в качестве мощного выпрямительного транзистора.PIN-диодДиод обладает высоким обратным критическим напряжением пробоя VB, что обусловлено низким уровнем легирования i-слоя в середине, несущего основное падение напряжения. Увеличение толщины I-слоя и снижение концентрации легирования I-слоя могут эффективно улучшить обратное напряжение пробоя PIN-диода, но наличие I-слоя в определенной степени улучшит прямое падение напряжения VF всего устройства и время переключения устройства, и диод, изготовленный из карбида кремния, может компенсировать эти недостатки. Карбид кремния в 10 раз сильнее критического электрического поля пробоя кремния, поэтому толщина I-слоя в диоде из карбида кремния может быть уменьшена до одной десятой толщины кремниевой трубки, при этом сохраняется высокое напряжение пробоя. В сочетании с хорошей теплопроводностью материалов из карбида кремния не возникает явных проблем с рассеиванием тепла, поэтому мощные диоды из карбида кремния стали очень важным выпрямительным устройством в области современной силовой электроники.
Благодаря очень малому обратному току утечки и высокой подвижности носителей заряда, диоды на основе карбида кремния пользуются большим спросом в области фотоэлектрического детектирования. Малый ток утечки позволяет уменьшить темновой ток детектора и снизить уровень шума; высокая подвижность носителей заряда эффективно повышает чувствительность диодов на основе карбида кремния.Детектор PIN(PIN-фотодетектор). Высокая мощность диодов на основе карбида кремния позволяет PIN-детекторам обнаруживать более сильные источники света и широко используется в космической отрасли. Благодаря своим превосходным характеристикам, мощные диоды на основе карбида кремния привлекают к себе внимание, и исследования в этой области также значительно продвинулись.
Дата публикации: 13 октября 2023 г.