Diodi%di%potenza% Anode N = A. N = 10 cm D. N = 10 cm -3 D. Cathode

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Roberta Cecchini
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1 Diodi%di%poteza% v Diodi%di%poteza% N- epi Aode P+ i N = cm A N = 10 cm -3 D 10 micros breakdow voltage depedet N+ substrate 19 N = 10 cm D micros Cathode Zoa%&%ad%alta%resis.vità%(regioe%di%dri3)% aumetare%v BD %(riduce%il%campo%i% iversioe)% Aumeta%R ON %(i&v%lieare%i% coduzioe)%

2 Diodi%seza%puch%through% La%zoa%di%svuotameto%o%raggiuge%la%regioe%+% Giuzioe%brusca,%caduta%di%poteziale%e%zoa%di%svuotameto% tufa%i%&%<<%p+% Silicio%E max %=%2e5%V/cm,%per%avere%φ%=%V BD %=%1000%V% % E max = qn dw ε φ = qn d W 2 2ε!%N d %<%1e14%cm &3,%W max %=%130%µm.% = E 2 maxε = E W max 2qN d 2 Diodi%co%puch%through% La%regioe%di%svuotameto% arriva%alla%zoa%+% Caso%semplice:%&%~%0,%il% campo%è%costate%ella% zoa%&%e%il%poteziale%cade% tufo%ella%zoa%&% φ = E max W d % La%zoa%di%svuotameto%è%la% metà%del%caso%precedete% &%ad%acora%più%alta% resis.vità%del%caso% preceete% E 1 + E 2 E 2 V 1 V 2 - W d V + Electric field x

3 depletio layer Curvatura%della%diffusioe%p+% diffusig icidet acceptor impurities acceptor impurities SiO 2 R campo%elefrico%più%alto% elle%regioi%curve%!% riduzioe%v BD% Per%ridurre%V BD %di%meo%del% 10%%dobbiamo%avere%%%%%%%%% R%>%6%W max% per%v BD %~%1000%V%o%è% fa_bile%(r%~%800%um% richiederebbe%tempi%di% diffusioe%troppo%lughi)%!%cotrollo%della% curvatura%della%giuzioe% mediate%ele8rodi% flo8a:%o%aelli%di%guardia% Cotrollo%della%curvatura%della% giuzioe% field plates SiO 2 depletio layer boudary P depletio layer boudary guard rig P Gli%eleFrodi%metallici%floFa.%(field%plate)%soo%superfici% equipoteziali%che%estedoo%lateralmete%la%zoa%di% svuotameto%!%riducoo%la%curvatura% Ache%gli%aelli%di%guardia%soo%floFa..%La%loro%zoa%di% svuotameto%si%foda%co%quella%del%diodo%riducedo%la% curvatura%complessiva.%% alumium cotact La%tesioe%iversa%sugli%aelli%di%guarda%è%miore%(p%floFate)%

4 Ges:oe%della%superficie% SiO 2 bodig pad Se%la%giuzioe%metallurgica%si%estede%all'iterfaccia%aria& semicodufore%si%ha%icremeto%del%campo%elefrico%che%può% portare%a%ua%riduzioe%di%vbd%del%20&30%% Taglio%obliquo%(bevelig)%e%rives.meto%co%SiO2%possoo% evitare%l'aumeto%di%campo.% Modulazioe%della%codu>vità%(o)% V ON %>%0.7%V%per%la%caduta%di% tesioe%ella%regioe%di%dri3% il%valore%della%codu_vità% ella%regioe%di%dri3%è%molto% più%alta%di%quello%che%ci% aspeferemo%dal%drogaggio% perché%ci%soo%portatori%i% eccesso.% Doppia%iiezioe% se%w d %<%lughezza%di% diffusioe%!%p%~%%=% a %>>% o% Codu_vità%α% a%

5 S:ma%di%V ON% qawd τ Nota:%V d %sembra%quasi%idipedete%da%i F %(a%prezzo%di%alta%q)% Il%tempo%di%vita%τ%e%µ%si%riduce%se% a %cresce%sopra%1e17%cm &3 % per%ricombiazioe%auger%e%scaferig%e&e:% Per%alte% a :%% µ µ ~ ( ) 1 + p a I I V F a F ~ = d ~ ( µ + µ ) 2 Wd ~ ( + µ )τ µ p VON = Vj + Vd ~ Vj + R q W p d a Q τ ON AV I d Impa8o%della%V ON% Cosiderazioi:% La%V d %dipede%molto%meo%da%io%di%quello%che%ci%si% potrebbe%aspefare%dato%il%basso%drogaggio% La%bassa%V ON %implica%alta%carica%ella%regioe%di%dri3,%che% sarà%resposabile%di%al.%tempi%di%spegimeto% Nota%che%V BD %α%w d,%w ON %α%w d2 :%alta%v BD %!%alta%v ON% I F %α%v d /V BD %!%a%parita`%di%v d,%se%aumeta%v BD %dimuisce%i F%

6 Commutazioe% Parametri%importa::% Tesioe%di% overshoot% all accesioe%(o% esiste%ei%diodi%di% segale)% Trasitorio%della% correte%ello% spegimeto% accesioe% spegimeto% Trasitorio%di%accesioe% Due%fasi:% t 1% (s)%elimiazioe% (scarica)%della%zoa%di% svuotameto% C e`%u%overshoot%di% tesioe%perche %i% questa%fase%la% resis.vita`%della%zoa% e`%alta%+%compoete% idu_va%del%diodo% t 2 %(us):%formazioe% dell eccesso%di%carica%ella% regioe%&% %

7 Trasitorio%di%spegimeto% trr V BD t 3 :%i%portatori%i%eccesso% ella%regioe%di%dri3% vegoo%rimossi% t 4 :%rimozioe%ulteriore% dei%portatori%i%eccesso% ella%regioe%di%dri3% fio%allo%svuotameto% completo%(v%~%v ON )% t 5 :%la%correte%decresce% perché%i%portatori%i% regioe%dri3%soo% troppo%pochi% reverse%recovery%.me:% t rr %=%t 4 %+%t 5 %%% Diodi%Scho8ky% V ON %~%0.3&0.4%V% V BD %~%100&200%V%% piccolo%raggio%di% curvatura% Zoa%ad%alto%campo% vicia%alla%superficie% Drogaggio%%piu`%alto% (per%dimiuire%r ON )% Solo%portatori%maggioritari.% Spegimeto%veloce% Piccolo%overshoot%di% tesioe%all accesioe%

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