SiC ダイオードがショットキーバリアである理由 - 半導体事業

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基礎アナログディスクリートパワーデバイス Microchip

ショットキーバリアダイオード（SBD）とは

ショットキーバリアダイオード（SBD)とは、金属とｎ型半導体の接触によるショットキー接合を用いたダイオードのことです。ショットキー接合とは金属と半導体の接触が整流作用を示すものを言い、その原理を用いて作ったダイオードがショットキーバリアダイオードです。ちなみに「ショットキーバリア」は、これを発見したドイツの科学者 Walter Hans Schottky氏（1886– 1976）にちなんで名付けられました。

一方、一般整流ダイオードやファストリカバリーダイオード（FRD)、ツェナーダイオードなどは、ｐ型半導体とｎ型半導体のｐｎ接合を用いて作られたダイオードになります。

ショットキー接合かｐｎ接合かによる違いですが、それによってダイオードとしての特性に違いが出てきます。

SBDとSiC

SBDには、順方向電圧が小さい、逆回復がいらない、といった優れた面がある一方で、逆耐圧が取れない、漏れ電流が多いなど短所もあり、長短はっきりしていて、シリコン(Si)のSBDには使いづらい点がありました。その点、シリコンカーバイド（SiC)を用いてSBDを作りますと、SBDの短所だった点がカバーでき、かつ長所も備えたダイオードになって、「高耐圧」・「低VF」・「逆回復時間無し」という高耐圧パワー用途に大変使いやすいものになりました。これらを加えて、マイクロチップのSiC-SBDは、アバランシェ耐量を確保しサージなどへも備えをしています。

下記に特徴をまとめて記載します。

SiC-SBD, Si-SBD, Si-FRDの主な違いまとめ

	SiC-SBD	Si-SBD	Si-FRD
逆方向耐圧(VR)	〇 SiCの特性によりSBD構造でも高耐圧可能	X 大きくても200V程度まで	△ ｐｎ接合で中高耐圧まで対応
逆方向漏れ電流（IR)	〇 SiCの特性により高温でも漏れ電流増加が少ない	X 高温になると大きく増加する VFと相反関係がある	△ 高温になると増加、SBDほどではない
逆回復特性（Trr)	〇ｎ型だけのユニポーラーのため逆回復電荷が生じない	〇ｎ型だけのユニポーラーのため逆回復電荷が生じない	△ 一般の整流ダイオードよりも優れるが、一定の逆回復電荷がある
順方向電圧(VF)	△ SiCはバンドギャップが大きいがSB接合のためSi-PN接合並み	〇 SB接合で拡散電位が小さい	△ SBDよりも大きい、逆回復特性（Trr)と相反する傾向
順方向電圧ー温度	〇電流が大きい領域では温度ととにVFが上がるので、電流が減り熱暴走しない、並列接続が容易	X 温度が上がるとVFは下がる傾向、逆漏れ電流と相まって熱暴走することがある	△ 温度とともにVFは下がる傾向