高出力シリコンカーバイドダイオードのPIN光検出器への影響

高出力シリコンカーバイドダイオードの効果PIN光検出器

高出力シリコンカーバイドPINダイオードは、パワーデバイス研究分野において常にホットスポットの一つとなっています。PINダイオードは、P+領域とn+領域の間に真性半導体（または不純物濃度の低い半導体）の層を挟んで構成される結晶ダイオードです。PINの「i」は「intrinsic（真性）」を意味する英語の略語です。不純物のない純粋な半導体は存在し得ないため、実際のP​​INダイオードのI層には、多かれ少なかれ少量のP型またはN型不純物が混入しています。現在、シリコンカーバイドPINダイオードは、主にメサ構造とプレーン構造を採用しています。

PINダイオードの動作周波数が100MHzを超えると、少数のキャリアの蓄積効果とI層の走行時間効果により、ダイオードは整流効果を失い、インピーダンス素子となり、そのインピーダンス値はバイアス電圧によって変化します。 ゼロバイアスまたはDC逆バイアスでは、I領域のインピーダンスは非常に高くなります。 DC順方向バイアスでは、I領域はキャリアの注入により低インピーダンス状態を示します。 そのため、PINダイオードは可変インピーダンス素子として使用することができ、マイクロ波およびRF制御の分野では、スイッチングデバイスを使用して信号スイッチングを実現することがよくあります。特に一部の高周波信号制御センターでは、PINダイオードは優れたRF信号制御機能を備えているだけでなく、位相シフト、変調、制限などの回路にも広く使用されています。

高出力シリコンカーバイドダイオードは、その優れた耐電圧特性から電力分野で広く使用されており、主に高出力整流管として使用されています。PINダイオードPINダイオードは、中間の低ドーピングi層が主な電圧降下を担っているため、高い逆臨界ブレークダウン電圧VBを持っています。ゾーンIの厚さを増やし、ゾーンIのドーピング濃度を下げると、PINダイオードの逆ブレークダウン電圧を効果的に向上させることができますが、ゾーンIの存在により、デバイス全体の順方向電圧降下VFとデバイスのスイッチング時間がある程度改善され、シリコンカーバイド材料で作られたダイオードはこれらの欠陥を補うことができます。 シリコンカーバイドはシリコンの10倍の臨界ブレークダウン電界を持っているため、シリコンカーバイドダイオードのIゾーンの厚さをシリコンチューブの10分の1に減らすことができます。高いブレークダウン電圧を維持しながら、シリコンカーバイド材料の優れた熱伝導性と相まって、明らかな放熱の問題はありません。そのため、高出力シリコンカーバイドダイオードは、現代のパワーエレクトロニクスの分野で非常に重要な整流デバイスとなっています。

シリコンカーバイドダイオードは、逆リーク電流が非常に小さく、キャリア移動度が高いため、光電検出の分野で大きな注目を集めています。リーク電流が小さいため、検出器の暗電流とノイズを低減できます。また、キャリア移動度が高いため、シリコンカーバイドの感度を効果的に向上させることができます。PIN検出器（PIN光検出器）。シリコンカーバイドダイオードの高出力特性により、PIN検出器はより強い光源の検出が可能となり、宇宙分野で広く利用されています。高出力シリコンカーバイドダイオードは、その優れた特性から注目を集めており、研究も大きく進展しています。