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[국내논문] 4H-SiC MPS 다이오드의 P 영역 최적화에 관한 연구
A Study on Optimization of the P-region of 4H-SiC MPS Diode 원문보기

전기전자학회논문지 = Journal of IKEEE, v.20 no.2, 2016년, pp.181 - 183  

정세웅 (Dept. of Electronic Materials Engineering, Kwangwoon University) ,  김기환 (Dept. of Electronic Materials Engineering, Kwangwoon University) ,  김소망 (Dept. of Electronic Materials Engineering, Kwangwoon University) ,  박성준 (Dept. of Electronic Materials Engineering, Kwangwoon University) ,  구상모 (Dept. of Electronic Materials Engineering, Kwangwoon University)

초록
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탄화규소(Silicon Carbide) 기반의 1200 V급 Merged Pin Schottky(MPS) 다이오드의 구조를 2D-atlas simulation tool을 사용하여 최적화 및 설계하였다. 최적화된 항복전압과 온-저항 값을 얻기 위해 본 소자에서 중요한 파라미터인 P-Grid의 도핑농도와 에피층의 도핑농도를 각각 $2{\sim}10{\times}10^{17}cm^{-3}$, $2{\sim}10{\times}10^{16}cm^{-3}$으로 변화시키면서 소자의 전기적 특성을 분석하였으며, 그 후 P-Grid의 Space값을 $1{\sim}5{\mu}m$로 설계하여 이에 따른 항복전압과 온-저항의 값을 확인하였다. 항복전압과 온-저항은 서로 trade-off 관계에 있기 때문에 각 변수에서 도출된 값들을 Baliga's Figure Of Merit (BFOM)식에 대입하여 비교하였다. 그 결과 고전압 소자에 적용 가능한 1200 V급 4H-SiC MPS다이오드를 최적화 및 설계를 도출하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this work, the merged PiN Schottky(MPS) diodes based silicon carbide(SiC) have been optimized and designed for 1200V diodes by 2D-atlas simulation tool. We investigated the optimized characteristics of SiC MPS diodes such as breakdown voltage and specific on-resistance by varying the doping conce...

Keyword

#4H-SiC   #Diodes   #Breakdown voltage   #specific on-resistance   #P-Grid   #doping concentration  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 4H-SiC를 기반으로 한 MPS 다이오드 설계 및 P-Grid 간격이 온-상태와 오프-상태에서의 전기적 특성에 미치는 영향을 분석하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
4H-SiC MPS 다이오드는 기존 쇼트키 다이오드와 비교하여 어떤 장점이 있는가? 4H-SiC MPS 다이오드는 기존 쇼트키 다이오드 대비 항복전압과 누설전류 특성을 향상시킬 수 있는 구조이다. 따라서 전력변환 적용에 중요한 소자로서 널리 연구되고 있다.
탄화규소가 전력반도체에 사용될 때 장점은? 최근 친환경 및 그린에너지에 대한 관심이 집중되면서, 전력에너지의 효율적인 사용과 함께 전력변환효율을 높이는 것이 중요하다. 이에 따라 전력변환장치의 핵심 부품인 고효율 저손실 전력반도체 개발이 필수적인 가운데, 탄화규소는 기존 실리콘 대비 높은 전계 특성과 에너지 밴드 갭으로 인하여, 고전압 대전류 조건을 만족하는 향상된 항복 전압과 우수한 주파수 특성 및 온도 특성 그리고 극히 낮은 온-저항 특성을 장점으로 가지고 있어 차세대 고효율 전력반도체용 재료로 대체 될 것으로 예상된다. [1]
4H-SiC MPS 다이오드는 어떤 구조를 가지는가? 따라서 전력변환 적용에 중요한 소자로서 널리 연구되고 있다. MPS 다이오드는 에피영역에 쇼트키 접합과 PN접합이 통합된 구조를 가진다. 이러한 구조에서 P-Grid은 누설 전류가 흐를 수 있는 면적을 감소시켜 주기 때문에 쇼트키 다이오드 보다 낮은 누설전류 값을 갖는다.
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참고문헌 (4)

  1. Kimimori Hamada et al, "SiC-Emerging Power Device Technology for Next-Generation Electrically Powered Environmentally Friendly Vehicles," IEEE Transactions on Electron, vol.62, no.2, pp.278-285, 2015. 

  2. T. Takaku, H. Wang, N. Matsuda, S. Igarashi, T. Nishimura, S. Miyashita, O. Ikawa, "Development of 1700V Hybrid Module with Si-IGBT and SiC-SBD for High Efficiency", 2015 9th International Conference on Power Electronics and ECCE Asia (ICPE-ECCE Asia), 2015, pp. 844-849. 

  3. Lin Zhu et al., "Design, fabrication, and characterization of low forward drop, low leakage, 1-kV 4H-SiC JBS rectifiers", IEEE Transactions on Electron, vol.53, no.2, pp.363-368, 2006 

  4. Mihai Draghici et al., "A New 1200 V SiC MPS Diode with Improved Performance and Ruggedness", Silicon Carbide and Related Materials 2014 on Ma terials Science Forum, 2014, pp. 608-611. 

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