[发明专利]二极管

说明书

本发明涉及一种二极管。提供一种具有优良开关特性的二极管。二极管(1)包括碳化硅衬底(11)、停止层(12)、漂移层(13)、保护环(14)、肖特基电极(15)、欧姆电极(16)和表面保护膜(17)。在25℃的测量温度下，二极管(1)的正向导通电阻R和二极管(1)的响应电荷Q的乘积R·Q满足R·Q≤0.24×V_阻断²的关系。导通电阻R从二极管(1)的正向电流‑电压特性来获得。将反向阻断电压V_阻断定义为产生二极管(1)的击穿的反向电压。响应电荷Q通过在从0V至V_阻断的范围中对二极管(1)的反向电容‑电压特性中得到的电容(C)积分来获得。

技术领域

本发明涉及一种二极管，并且尤其涉及要求击穿电压高和导通电阻低的二极管。

背景技术

通常已经采用硅(Si)作为制造功率半导体元件的半导体材料。然而，低损耗、高击穿电压和高操作速度的这种性能已接近于硅半导体元件的理论极限。

将带隙大于硅的半导体称为“宽带隙半导体”。由于宽带隙半导体，所以期望显著改善功率半导体元件的性能。例如，诸如碳化硅(SiC)或者氮化镓(GaN)的宽带隙半导体作为功率半导体的材料已引起注意。例如，Yoshitomo Hatakeyama,Kazuki Nomoto,NaokiKaneda,Toshihiro Kawano,Tomoyoshi Mishima,Tohru Nakamura，在2011年12月IEEEELECTON DEVICE LETTERS,Vol.32,No.12,pp.1674-1676中Over 3.0GW/cm²Figure-of-Merit GaN p-n Junction Diodes on Free-Standing GaN Substrates,中已报告了形成在无支撑GaN衬底上的p-n结二极管的导通电阻特性。

发明内容

尤其是，关于功率二极管，主要评估导通电阻特性。导通电阻可以用于在二极管操作期间评估二极管中的传导损耗。然而，基于导通电阻难以评估二极管中的开关损耗。通过用适当的方法评估二极管的开关特性，能够实现具有更好开关特性的二极管。

本发明的目的在于提供一种具有优良开关特性的二极管。

根据本发明的一个方面的二极管包括有源层和用于向有源层施加正向电压和反向电压的第一和第二电极。在经由第一和第二电极向有源层施加正向电压时电流随二极管的正向电压线性增加的区域中，电压关于电流的变化被定义为正向导通电阻R。与经由第一和第二电极产生二极管的击穿时的反向电压的2/3倍一样高的反向电压被定义为反向阻断电压V_阻断(单位：V)。根据在经由第一和第二电极向二极管施加反向电压时的二极管的反向电容-电压特性，通过在从0至V_阻断的反向电压的范围中对反向电容积分得到的电荷被定义为二极管的响应电荷Q。在25℃的测量温度下，正向导通电阻R和响应电荷Q的乘积R·Q满足R·Q≤0.24×V_阻断²的关系。在这里，R的单位是mΩ，Q的单位是nC。

根据本发明，能够提供具有优良开关特性的二极管。

结合附图，从本发明的下面的详细描述，本发明的前述的和其它目的、特征、方面和优势将变得更加明显。

附图说明

图1是示意性示出根据第一实施例的二极管的结构的截面图。

图2是示出二极管的正向电流-电压特性的一个实例的图。

图3是示出用于测量二极管的正向电流-电压特性的配置的一个实例的图。

图4是示出二极管的反向电流-电压特性的一个实例的图。

图5是示出用于测量二极管的反向电流-反向电压特性的配置的一个实例的图。