Dynamische Charakterisierung von 4H-SiC pin-Dioden mit unterschiedlicher Emitter-Technologie

Art der Arbeit:

Master Thesis

Betreuer:

Matthus, Christian David
Lehrstuhl für Elektronische Bauelemente

Hürner, Andreas (FHG-IISB, Tel. 09131 /761-610, E-Mail: andreas.huerner@iisb.fraunhofer.de)

Frey, Lothar
Lehrstuhl für Elektronische Bauelemente

Beschreibung der Arbeit:

Kurzfassung
Diese Masterarbeit beschäftigt sich mit der Literaturrecherche und Messungen von 4H-SiC pin-Dioden mit unterschiedlicher Emitter-Technologie. Im ersten Teil dieser Masterarbeit werden die theoretische Zusammenhänge von SiC, pin-Dioden und der LadungsträgerLebensdauer dargestellt. Der zweite Teil dieser Arbeit protokolliert das Verfahren und die Ergebnisse der Messungen von 4H-SiC pin-Dioden mit unterschiedlicher Struktur.

Durch U-I-Messung kommt man auf folgende Ergebnisse: Der Bereich des Rekombinationsstroms für die pin-Diode mit implantiertem Emitter befindet sich ungefähr bei 3.0nA bis 120nA. Die abgeleitete Ladungsträger-Lebensdauer beträgt 17ns. Der Bereich des Rekombinationsstroms für die pin-Diode mit epitaktischem Emitter befindet sich ungefähr zwischen 63.0nA bis 2.8µA. Die abgeleitete Ladungsträger-Lebensdauer beträgt 76ns. Der mittlere differenzielle Widerstand von pin-Diode mit epitaktischem Emitter ist niedriger als der von pin-Diode mit implantiertem Emitter. Dann wurden beide pin-Dioden verpackt und noch einmal mit dem”Curve-Tracer”gemessen. Die abgeleitete effektive Ladungsträger-Lebensdauer von pin-Diode mit implantiertem Emitter bei starker Injektion ist auch niedriger als die von pin-Diode mit epitaktischem Emitter. Die effektive Ladungsträger-Lebensdauer von pin-Diode mit implantiertem Emitter bei starker Injektion beträgt 6.9ns, während die effektive Ladungsträger-Lebensdauer von pin-Diode mit epitaktischem Emitter 7.6ns ist.

Dann wurden die verpackten pin-Dioden mit einem dynamischem Prüfstand gemessen. Vor der dynamischer Messungen wurden gekaufte Dioden gemessen und die Ergebnisse wurden mit jeweiligem Datenblatt verglichen. Die Identität zwischen der Ergebnisse und Werte von Datenblatt beweist, dass die Genauigkeit von diesem Prüfstand sehr hoch ist. Danach wurden SiC pin-Dioden mit diesem Prüfstand gemessen. Bei dynamischen Messsungen wurde die Schaltgeschwindigkeit von beiden pin-Dioden zueinander und mit Rapid-Switching-Emitter Diode verglichen. Die Schaltgeschwindigkeit der Rapid-Switching-Emitter Diode ist bereits sehr hoch. Sie beträgt 11.8ns. Aber die Schaltgeschwindigkeit der pin-Dioden von LEB/IISB ist viel höher als die von Rapid-SwitchingEmitter Diode. Die Ausschaltzeiten trr von Diode mit epitaktischem Emitter und der mit implantiertem Emitter betragen jeweils ungefähr 8.5ns und 3.96ns. Die abgeleitete ambipolare Ladungsträger-Lebensdauer von pin-Diode mit implantiertem Emitter bei Ausschaltvorgang beträgt 50ns, während die ambipolare Ladungsträger-Lebensdauer von pin-Diode mit epitaktischem Emitter 230ns beträgt. Aus mehrmaligen Messungen und obigen Berechnungswerte ist ersichtlich, dass die Ladungsträger-Lebensdauer von pin-Diode mit implantiertem Emitter immer niedriger als die von pin-Diode mit epitaktischem Emitter ist.

Schlagwörter:

Leistungsbauelemente

Bearbeitungszustand:

Die Arbeit ist bereits abgeschlossen.