NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA DIỆN TÍCH BỀ MẶT DẪN ĐIỆN VÀ CÁC LỖI XẾP CHỒNG ĐẾN ĐẶC TÍNH CỦA ĐIỐT PiN 4H-SIC

Tóm tắt

Bài báo trình bày thiết kế, kết quả thử nghiệm và phân tích điốt công suất PiN điện áp 6,5kV chế tạo trên nền
vật liệu SiC với các kích thước bề mặt dẫn dòng 2, 8 và 24mm2. Các điốt được thiết kế bảo vệ bằng sự kết hợp cấu
trúc MESA và JTE. Điện áp cực đại đạt được 6,5kV trên cả ba kích thước điốt. Sự hoạt động ổn định của điốt được
nghiên cứu trong các điều kiện nhiệt độ khác nhau và với mật độ dòng điện lớn. Trong giới hạn của cấu trúc dùng
để đóng gói điốt (lớp vỏ), các điốt được thử nghiệm hoạt động ổn định đến nhiệt độ 2250C. Dòng điện rò ở nhiệt
độ 2250C đo được nhỏ hơn 3µA ở điện áp phân cực ngược 3kV đối với điốt cỡ 24mm2. Sụt áp khi phân cực thuận bị
giảm khi nhiệt độ tăng tuy nhiên sự thay đổi này là rất bé, nhỏ hơn 0,5V trong khoảng nhiệt độ thử nghiệm (25°C
- 225°C). Sau khi điốt chịu áp lực dẫn dòng liên tục ở mật độ dòng điện cao 100A.cm-2, điện áp phân cực thuận đo
được trên điốt bị trôi một khoảng khá lớn. Sự gia tăng điện áp phân cực thuận này có thể giải thích bởi sự hình
thành và phát triển của các lỗi xếp chồng trong cấu trúc bán dẫn của điốt dẫn đến sự suy giảm thời gian sống của
các hạt mang điện. Sự suy giảm thời gian sống lên đến 2 lần đã đo được bằng kỹ thuật đo độ giảm điện áp khi hở
mạch. Phương pháp đo phổ điện dẫn theo nhiệt độ cũng được áp dụng với các điốt này phát hiện ra một mức
năng lượng 0,18eV nằm dưới dải dẫn đối với các điốt chịu áp lực dòng liên tục lớn. Mức năng lượng này không
xuất hiện ở các điốt trước khi chịu áp lực dòng do đó có thể nói mức năng lượng này là một đặc trưng điện của sự
xuất hiện các lỗi xếp chồng trong cấu trúc điốt.