1

パワー・ダイオードの特性(rev.2)

松田順一

群馬大学

2017年11月26日

2

概要• パワー・ダイオードの用途と特徴• ショットキー・バリア・ダイオード

– メタル・半導体コンタクト– 順方向特性– 逆方向特性– トレードオフ・カーブ、パワー消失と温度、バリア低下、エッジ終端構造– 高耐圧ショットキー・バリア・ダイオード

• PiNダイオード– 順方向特性（極低、低、高レベル注入）– 逆方向特性（リバース・リカバリー特性,ライフタイム制御）– ドーピング不純物– オーミック・コンタクト– 最大動作温度

• JBS （Junction Barrier Controlled Schottky） ダイオード• MPS（ Merged PiN/Schottky）ダイオード• トレンド

（注）群馬大学アナログ集積回路研究会 第６５回講演会（2007年7月20日）資料から抜粋

参考文献 B. Jayant Baliga, “Fundamentals of Power Semiconductor Devices,” Springer Science + Business Media, 2008.

3

ダイオードの種類

• 整流ダイオード– 一般用、高速用、ファースト・リカバリー・ダイオード

• ショットキー・バリア・ダイオード– 整流用、小信号用、高周波用

• ツェナー・ダイオード– ESD保護用、定電圧用

• 可変容量ダイオード– チューナー（ AM, FM, UHF/VHFなど）用、VCO用

• 可変抵抗（PiNダイオード）– AGC（Auto Gain Control）用

4

パワー・ダイオードの用途と特徴

• 用途：DC-DCコンバータ、AC-DCコンバータ– 情報、家電、車載等の各種スイッチング電源

• 特徴– ショットキー・バリア・ダイオード

• 低順方向電圧VF（0.5～0.6V）• リーク電流大• ユニポーラ• 逆特性リカバリー：早い

– PiNダイオード• 高順方向電圧VF（～0.9V）• リーク電流小• バイポーラ（伝導度変調により低抵抗化）• 逆特性リカバリー：遅い

5

DC-DCｺﾝﾊﾞｰﾀの基本回路

ViVo

－

＋

ViVo

＋

－

ViVo

＋

－

降圧型 昇圧型

昇降圧型

6

エネルギー・バンド－メタルと半導体：分離－

メタル 半導体（ｎ型）

m

FE

s

FE

VE

CEm

ss

7

エネルギー・バンド－メタルと半導体：接触－

m

FE s

FE

VE

CE

bn biqV

0W

s

FCsm

s

FCbibn EEEEqVqV

ショットキーバリア障壁

空乏層

D

bis

qN

VW

20

メタル 半導体（ｎ型）

8

順方向電導におけるｴﾈﾙｷﾞｰ・ﾊﾞﾝﾄﾞ

m

FE

s

FE

VE

CEbnFbi qVqV

メタル 半導体（ｎ型）

FqV

(a)

(b)(c) (d)

(a)が支配的

⇒ユニポーラデバイス

9

電流電圧特性

• ショットキー・バリア界面を横切る電流

– 熱電子放出

印加電圧バリア高さ、　　

ボルツマン定数、電子電荷、絶対温度、　　

）型　（　　　

）型　（　　　

数実効リチャードソン定　　

::

:::

GaAsN/KA/cm140

SiN/KA/cm110

:

1

22

22

2

V

kqT

A

A

A

eeATJ

bn

kTqVkTq bn

10

ｼｮｯﾄｷｰ・ﾊﾟﾜｰ・ﾀﾞｲｵｰﾄﾞのｴﾈﾙｷﾞｰ・ﾊﾞﾝﾄﾞ

メタル コンタクト

エネルギーバンド

等価回路

DW SW

FE

CE

VE

DR SR

N型ドリフト領域 N+基板

11

順方向電流特性

• 順方向電流

• 順方向全電圧降下

を横切る電圧ショットキー・バリア　　 :

2

FB

kTqVkTq

F

V

eeATJ FBbn

コンタクト抵抗ドリフト領域、基板、　　　　

当り）全直列抵抗（単位面積　　

：飽和電流　　

:

ln

2

S

kTq

S

FS

S

FF

R

eATJ

JRJ

J

q

kTV

bn

1.0E-09

1.0E-08

1.0E-07

1.0E-06

1.0E-05

1.0E-04

1.0E-03

1.0E-02

1.0E-01

1.0E+00

1.0E+01

1.0E+02

0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

バリア高さΦ bn（eV)

飽和

電流

JS（A

/ｃｍ

2）

T=300K

T=350K

T=400K

T=450K

12

飽和電流のﾊﾞﾘｱ高さ依存性－ショットキー・バリア・ダイオードー

A=110(A/cm2/K2)

JSはΦｂｎとTに強く依存

13

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

1.E+01 1.E+02 1.E+03

電流密度J F（A/cm2)

順方

向電

圧V

F（V

)

50V

100V

150V

200V

300V

ﾌﾞﾚｰｸ･ﾀﾞｳﾝ電圧の順方向特性への影響－ショットキー・バリア・ダイオードー

ブレーク･ダウン電圧BVｐｐ

基板抵抗とコンタクト抵抗無視

Φbn=0.8eV, T=300K

VF（SBD)≒0.5V (at BVpp=50V, JF=100A/cm2) < VF(PiN)≒0.9V（ｔｙｐ）

SBDは高電圧では一般的に使用不可

N型ドリフト領域の抵抗増大による

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

300 350 400 450 500

温度T（K)

順方

向電

圧V

F（V

)

0.7(eV)

0.8(eV)

0.9(eV)

14

順方向電圧の温度依存性－ショットキー・バリア・ダイオードー

bnバリア高さ

JF=100A/cm2

低ﾌﾞﾚｰｸﾀﾞｳﾝ電圧の場合：BVpp（≒50V）

T上昇 ⇒ JS増大 ⇒ VF低下

2ln

AT

J

q

kTV F

bnF

15

ｲﾒｰｼﾞ･ﾌｫｰｽによるｼｮｯﾄｷｰ･ﾊﾞﾘｱ低下

m

FE s

FE

CEE

mx

x

b

bnイメージ・フォースによるポテンシャル・エネルギー

0

biR

s

Dm

s

mb VV

qNE

qE

2,

4　

0.0E+00

1.0E-06

2.0E-06

3.0E-06

4.0E-06

5.0E-06

6.0E-06

0 10 20 30 40 50

逆方向電圧V R (V)

リー

ク電

流密

度（A

/cm

2)

JS(A/cm2)

JR1（A/cm2)

JR2（A/cm2)

16

リーク電流特性－ショットキー・バリア・ダイオードー

JS：飽和電流JR1：バリア低下考慮JR2：バリア低下＋アバランシェ倍増考慮

kTq

RRbbneATVJ

2

1 )(リーク電流・Φbn低下（支配的）・空間電荷発生

と拡散成分（無視）

Φbn低下

ｲﾝﾊﾟｸﾄ･ｲｵﾝ化

飽和電流

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

300 320 340 360 380 400 420 440 460 480 500

温度T（K）

リー

ク電

流密

度JR

2（m

A/cm

2）

0.6(eV)

0.7(eV)

0.8(eV)

0.9(eV)

17

リーク電流の温度依存性－ショットキー・バリア・ダイオードー

bnバリア高さ

JR2：バリア低下＋アバランシェ倍増考慮逆方向電圧：10（V）

熱暴走（正帰還）パワー消散増大 ⇒ 温度増大

リーク電流増大

18

順方向電圧と逆方向ﾘｰｸ電流のﾄﾚｰﾄﾞｵﾌ

1.E-06

1.E-05

1.E-04

1.E-03

1.E-02

1.E-01

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8

順方向電圧 V F （V)

逆方

向リ

ーク

電流

密度

JR （

A/c

m2）

300(K)

350(K)

400(K)

450(K)

バリア低下無視アバランシェ倍増無視ドリフト領域抵抗無視

JF=100(A/cm2)

kT

qVJJ F

FR exp

トレードオフはΦbn から決定⇒ Siを他の半導体に変えても改善されない。（低耐圧の場合）

0

5

10

15

20

25

30

35

300 350 400 450 500

温度T（K）

パワ

ー消

失密

度（W

/cm

2）

0.6(eV)

0.7(eV)

0.8(eV)

0.9(eV)

19

パワー消失と温度との関係－パラメータ：バリア高さー

JF=100 (A/cm2）VR=20 （V）デューティ比：0.5

バリア高さΦbn

Φbnは最低0.7(eV)以上必要

VF低下 リーク電流増大

T

tTVJ

T

tVJP on

RLon

FFD

0

5

10

15

20

25

30

35

300 350 400 450 500

温度T （K）

パワ

ー消

失密

度（W

/cm

2）

D=0.1

D=0.25

D=0.5

D=0.75

20

パワー消失と温度との関係－パラメータ：デューティ比ー

デューティ比

JF=100 (A/cm2）VR=20 （V）Φbn=0.8(eV)

最小値のところのTはDと共に増大

21

ショットキー・バリア高さ

シリサイド CrSi2 MoSi2 PtSi2 WSi2

バリア高さ（eV） 0.57 0.55 0.78 0.65

シリサイドのショットキー・バリア高さ（ｎ型Si上のシリサイド）(2)

メタルの仕事関数とショットキー・バリア高さ（ｎ型Si上のメタル）(1)

メタル Cr Mo Pt W

仕事関数（eV） 4.5 4.6 5.3 4.6

バリア高さ（eV） 0.57 0.61 0.81 0.61

(1) E. H. Rhoderick and R.H. Williams, “Metal-Semiconductor Contacts,” pp. 48-55, 2nd Edition, Oxford Science, Oxford, 1988.

(2) B. Jayant Baliga, “Fundamentals of Power Semiconductor Devices,” p.194, Springer Science + Business Media, 2008.

22

ショットキーバリアの低下－表面での高ドーピングー

ドーピング密度

電界

バンド図

SN

DN

VE

FECE

x

x

be

0

b

bn

Wa

mE

aWNaNq

E

aNqqE

DS

s

m

S

ss

mb

44

ドーズ量：1012～1013 cm-2

△Φb：0.05～0.20eVの低下

23

N-ドリフト層 N-ドリフト層

N+基板 N+基板 N+基板

N-ドリフト層

エッジ終端構造メタル･オーバーラップ

LOCOS P+ガードリング

エッジ終端の電界緩和

0

1

2

3

4

5

1 10 100 1000 10000

電流密度J F （A/cm2）

順方

向電

圧V

F（V

)

100(V)

200(V)

300(V)

500(V)

1000(V)

2000(V)

24

高電圧ｼｮｯﾄｷｰ･ﾊﾞﾘｱ･ﾀﾞｲｵｰﾄﾞ：GaAs

－ﾌﾞﾚｰｸ･ﾀﾞｳﾝ電圧の順方向特性への影響－

ブレーク･ダウン電圧BVｐｐ

基板抵抗とコンタクト抵抗無視

Φbn=0.8eV, T=300K

3

2

,

4

cs

PPSPD

E

BVR

VF： SBD(GaAs) < PiN(Si)

at 100～200A/cm2, BVpp≦500VBaliga’s figure of merit

0

1

2

3

4

5

1 10 100 1000 10000

電流密度J F（A/cm2）

順方

向電

圧V

F（V

)

200(V)

500(V)

1000(V)

2000(V)

5000(V)

25

高電圧ｼｮｯﾄｷｰ･ﾊﾞﾘｱ･ﾀﾞｲｵｰﾄﾞ：６H-SiC－ﾌﾞﾚｰｸ･ﾀﾞｳﾝ電圧の順方向特性への影響ー

ブレーク･ダウン電圧BVｐｐ

Φbn=1.0eV, T=300K

基板抵抗とコンタクト抵抗無視

VF： SBD(SiC) < PiN(Si)

at 100～200A/cm2, BVpp≦1000V

26

PiNダイオードの特性

• フォワード・リカバリー特性– 電圧オーバーシュート（高di/dtのターンオン時に発生）

• 理由：ターンオン時から定常状態へ向けてN（i）領域の抵抗変化

ターンオン時高抵抗：N（i）領域への不充分な少数キャリア注入

定常時低抵抗：N（i）領域への充分な少数キャリア注入

• リバース・リカバリー特性– 逆電流（ターンオフ時に発生）

• 理由：N（i）領域に蓄積された少数キャリアの除去

– 電圧オーバーシュート• 理由：回路内インダクタンスを流れるリバース・リカバリーdi/dt

• N（i）領域の設計– 必要な逆耐圧を確保後、N（i）領域の抵抗低減

27

フォワード・リカバリー特性－PiNダイオード－

dtdi

ダイオード電圧

ダイオード電流

電圧オーバーシュート⇒N( i）領域の抵抗率と厚さに依存

ターンオン

t

tFV

SSI

電流上昇率 ＞ 少数キャリアの拡散

28

リバース・リカバリー特性－PiNダイオード－

FI

t

RPI

RPV

At

RPI25.0

Bt

RV

ダイオード電圧

ダイオード電流

リバース・リカバリー

dtdi

FVt

ターンオフ

dtdi

P+N接合面でキャリア・ゼロ

29

順方向電流（極低/低レベル注入）－PiNダイオード－

• 極低レベルの注入

– 空乏層内の再結合電流

• 低レベルの注入

– 中性領域へ注入された少数キャリアの再結合電流

– 少数キャリア≪多数キャリア

1

22kT

qV

SC

DiF

a

eWqn

J

10 kT

qV

P

NPP

a

eL

PqDJ

1

tanh

0 kT

qV

PP

NPP

a

eLWL

PqDJ

N領域の幅≫LP（少数キャリア拡散長） N領域の幅≒LP（少数キャリア拡散長）

30

低レベル注入のP-N接合

)0(NP

NP0

PL

PJ

nJ電流密度

キャリア密度

P+ N

空乏層

31

順方向電流（高レベル注入）－PiNダイオード－

• 高レベル注入

– 注入キャリア密度≫ドーピング密度（N型）

– n(x)=p(x)：N領域の電荷中性

– N領域の抵抗の大幅な低下 ⇒ 伝導度変調

– N領域、アノードとカソード端での再結合電流

：平均キャリア密度　 a

HL

a

d

d HL

ndqn

dxxn

qJ ,2)(

キャリア密度は、電流密度に比例して増大する。⇒ キャリア密度の増大に比例して伝導率も増大する。⇒ N領域の電圧降下は、電流密度に依存しない。

（アノードとカソード端での再結合無視）

32

PiNダイオードのキャリアと電位分布－高レベル注入－

NP+ N+

n=p

np0-d +d

n(-d) n(+d)

n pNBnoP+

poN+

キャ

リア

密度

電位

VP+

VN+

Vｍ

Va

33

高レベル注入時の電流特性 １

• 連続の式

• 境界条件– ① N+端（＋ｄ）：ホール電流⇒ゼロ、電子電流⇒ 全電流

– ② P+端（－ｄ） ：ホール電流⇒全電流、電子電流⇒ ゼロ

：両極性拡散係数　　 aa

HL

Ddx

ndD

n

dt

dn,0

2

2

dx

p

dx

ndx

dpqDJ

dx

dnqDJ

2 ,2 　②①

高レベル注入：n=p電流＝拡散電流＋ﾄﾞﾘﾌﾄ電流

34

高レベル注入時の電流特性 2

• キャリア密度

• 中間領域（N領域）の電圧降下（近似）

HLaa

a

a

a

a

a

HL DLLd

Lx

Ld

Lx

qL

Jpn

　,

cosh2

sinh

sinh

cosh

2

Vmは電流密度に依存しない。⇒ キャリア密度は、電流密度に比例して増大するため。

2for 8

3 ,2for

22

a

Ld

m

aa

mL

de

q

kTV

L

d

L

d

q

kTV a

1E-03

1E-02

1E-01

1E+00

1E+01

1E+02

0.1 1 10

中間

領域

の電

圧降

下V

m(V

)

d/La

35

高レベル注入時の電圧降下－PiNダイオード－

2for 2

2

aa

mL

d

L

d

q

kTV

2for 8

3

a

Ld

mL

de

q

kTV a

36

高レベル注入時の電流－ｴﾝﾄﾞ領域での再結合がない場合（PiN）－

1.E-03

1.E-02

1.E-01

1.E+00

0.1 1 10

d/La

関数

F（d/

La）

F

kT

qV

a

aa

a

kT

qV

a

ia

m

a

eLd

LdLd

L

dF

eL

dF

d

nqDJ

2

4

2

tanh25.01

tanh

2

　

d/La≒1の時Jが最大

37

順方向電圧降下Vaとd/Laの関係－PiNダイオード－

0.85

0.90

0.95

1.00

1.05

1.10

1.15

1.20

1.25

0.1 1 10

d/La

順方

向電

圧降

下V

a（V

)

Va(V)

J=280A/cm2

伝導度変調低下⇒中間領域抵抗の

電圧降下増大

高ｷｬﾘｱ注入⇒接合電圧降下増大

（端での再結合考慮なし）

端での再結合考慮

38

順方向電流まとめ－PiNダイオード－

• 極端に低い電流密度（極低レベル注入）– 空間電荷発生電流

• 低い電流密度（低レベル注入）– 拡散電流

• 中程度の電流密度（高レベル注入）– 両極性拡散（ｎ=p）

• 非常に高い電流密度– ｴﾝﾄﾞ領域での再結合

– ｷｬﾘｱ-ｷｬﾘｱ散乱による拡散長の減少

kTqVJ aF 2exp

kTqVJ aF exp

kTqVJ aF 2exp

⇒指数関数からのずれ

39

PiNダイオード逆方向リーク電流

空間電荷発生電流 JSC

拡散電流 JDN

N（i）

空乏層 W

電界 E

P+

拡散電流JDP

Dp

ip

sc

i

An

inDNSCDPL

NL

nqDqWn

NL

nqDJJJJ

22

40

PiNダイオード･リバース･リカバリー特性

FJ

キャリア密度

)( dn PRJ

0t 1t 2t

At Bt

rrt

t

b0x

0t

0t

1tP+ N（i）領域

n

0

41

リバース・リカバリー特性解析：JPR

• JPRの導出

• JPRの低減– 中間領域でのτHLを低下させると、 JPRは低減する。

FnHL

PR

HLFnPR

F

n

dxdx

nF

Jbd

DJ

qd

Jn

b

nqDJ

J

ndnqDb

b

ndn

dx

dn

dx

dnqDJ

　　　　

　　

　　　　

　　　

2,2

2

,2

HL

a

HL

d

d

dqnJ

xnRqRdxJ

2

)(,

　

　

42

• ｔｒｒの導出

リバース・リカバリー特性解析：ｔｒｒ

nPR

FHLrr

FnHL

PRHLFSrrPR

D

bd

J

Jt

Jbd

DJJdqnQtJ

22

,22

1

　　　

　　

ｔｒｒの低減⇒ ① τHLを低減、② JFに対しJPRを増大

43

リバース・リカバリー特性解析：ｔB/tA

• tAの導出

• tBとtB/tAの導出PR

FHLA

HLFFHLARAPR

J

J

d

bt

qd

Jn

d

JbqbntQtJ

2

2,

42

1)(

2

1

　　　

　　

1

4,

22

b

d

t

t

J

J

d

bttt

A

B

PR

FHLArrB 　　

ソフト・リカバリー⇒ｔB領域のdi/dt：小⇒ｔB/ｔA：大⇒d:大、ｂ：小

44

ライフタイム制御• ファースト・リカバリー

• ライフタイム低減の手法 （再結合中心の形成）– 不純物導入：Au拡散、Pt拡散– 注入：高エネルギー電子注入、プロトン注入、He注入

• 順方向電圧降下とリバース・リカバリー時間のトレードオフ改善– 再結合中心の不均一分布導入

• Nベースの中央領域 かつ P-N接合から離れた領域に再結合中心を形成

– プロトンやHeにより、再結合中心分布の狭帯化• Au、Pt拡散係数大（Si中）、電子注入⇒再結合中心の狭い分布は難しい。

• 再結合中心によるリーク電流の発生– 再結合レベル位置がエネルギーギャップの中央近傍：リーク電流大– リーク電流：Pt拡散＜電子注入＜Au拡散

• フォワード・リカバリー特性– 再結合中心密度増加⇒フォワード・リカバリー特性の悪化（トレードオフの関係）

：既定：大、：小、小 FPRHLPRFHLrr JJJJt :2

45

1.E-01

1.E+00

1.E+01

1.E+02

1.E+00 1.E+01 1.E+02 1.E+03

抵抗率（Ωcm）

ライ

フタ

イム

比（τ

HL/τ

LL）

Au(T=300K)

Au(T=350K)

Pt(T=300K)

Pt(T=350K)

ER(T=300K)

ER(T=350K)

ライフタイム比の抵抗率依存性比較－Au、Pt、電子照射（ER）－

Pt Au

ER

Au（ERと比較）：τHL/τLL大 ⇒ VF：低、ｽｲｯﾁﾝｸﾞ・ｽﾋﾟｰﾄﾞ：ｱｯﾌﾟ

46

ドーピングプロファイル

P+拡散

従来プロファイル

改良プロファイル

N+基板

N１

N２

ドーピング

階段接合 ⇒ リバース・リカバリーのスピードアップ

・空乏層広がりを抑制・伝導度変調あり・蓄積電荷の急峻な除去なし

⇒ソフト・リカバリー

)cm10(mid 314

47

P+

N+

従来型オーミック・コンタクト

カソード

アノード

N電子 正孔

電子

正孔

N N+

構造 バンド図

48

P+

N

N+ P+ N+P+N+

改良オーミック・コンタクト－P+とN+のモザイク構造－

N

P+

N+

電子

正孔

構造 バンド図

電子 正孔

アノード

カソード

49

改良オーミック・コンタクト－ｼｮｯﾄｷｰ界面を持つ構造－

カソード

アノード

P+

N

N+ N+N+

50

最大動作温度

• PiNダイオードでの消費電力

• 温度が低い場合– 上式 第一項 ＞ 第二項 （IL小による）

• 温度上昇と共にVF低下 ⇒ PD低下

• 温度が高い場合– 上式 第一項 ＜ 第二項 （IL大による）

• 温度上昇と共にIL増加 ⇒ PD増加（熱暴走）

• 動作最大温度– PiNﾀﾞｲｵｰﾄﾞでの消費電力 vs. 温度の関係 ⇒ 最小値

T

tTVI

T

tVIP on

RLon

FFD

51

N+基板

N

P+

NNN

P+P+P+

P+P+P+P+

N+基板

N NNN

JBS （Junction Barrier Controlled Schottky） ダイオード

空乏層広がり（ポテンシャルバリア）

↓

ショットキー・バリアをシールド

↓

リーク電流低減耐圧：ｱﾊﾞﾗﾝｼｪ破壊

（熱暴走なし）↓

Φｂｎ/ VF低減

オン状態↓

P+N接合順方向バイアス無

カソード

アノード

カソード

アノード

順方向

逆方向

電流通路

空乏層端

52

JBSダイオードの電流路（断面）

空乏層端

N+基板

jx

W

m

d2 2s

t

2s

P+ P+

N

カソード

ストライプ形状xｊの横拡散85%

53

JBSの順方向特性

• ショットキー・バリアの電圧降下

• ドリフト領域の電圧降下

• JBSの順方向電圧降下

セル面積電流：全　　　 /JBS,

2

2lnln

22

FCFCFS

FCB

FSBFS

JJd

smJ

AT

J

d

sm

q

kT

AT

J

q

kTV

FC

j

FD Jd

sm

dsm

smtxV

2ln

2

FDFSF VVV 狭い接合ウィンドウ幅（ｓ）

⇒ 接合下のデッド・スペース活用 ⇒ 低VF

54

JBS逆方向特性

• ショットキー・バリアによるリーク電流

• 空間電荷発生と拡散によるリーク電流

bij

s

DPbiP

s

D

s

BL

VxmqN

VVVqN

E

qE

kT

q

kT

qAT

sm

dJ

2

2

7.18

,2

4expexp

2

　　　

biR

D

si

D

iLD VV

qNW

Wqn

N

nDqJ

2,

2

　

ショットキー・バリアに加わる逆電圧は、ピンチオフ電圧（VP）で抑えられる。

55

MPS（Merged PiN/Schottky）ダイオード

アノード

カソード

P+ P+

N

N+基板

蓄積電荷： MPS < PiNダイオード

空乏層広がり（ポテンシャルバリア）

↓

ショットキー・バリアをシールド

（JBSと同じ）

オン状態↓

P+N接合順方向バイアス

↓

伝導度変調

56

MPSダイオード特性の特長－リバース特性－

• リバース・リカバリー特性– JPR ⇒ MPS ＜ PiN

• 理由：蓄積電荷：MPS＜PiN

• 効果：パワーロス低減、回路内トランジスタへのストレス低減

– di/dt ⇒ MPS ＜ PiN• 理由：① JPR小

② ﾌﾞﾛｯｷﾝｸﾞ・ｼﾞｬﾝｸｼｮﾝでの低ｷｬﾘｱ密度（MPS）早い逆電圧の立上り ⇒ 多くの残留電荷（MPS）

• 効果：電圧スパイク対策に有効（ソフトリカバリー）

• リバース・ブロッキング特性– 逆耐圧 ⇒ MPS ≒ PiN （ﾎﾟﾃﾝｼｬﾙ・ﾊﾞﾘｱによる）– 高温リーク電流 ⇒ MPS > PiN（ｼｮｯﾄｷｰ領域のため）

• 対策：高いショットキー・バリア高さ（0.8V）の採用

57

パワーダイオードのトレンド

• VLSI用電源電圧の低下に対応

⇒ JBS（低い順方向電圧）

• パワートランジスタの高電圧、高周波化に対応

（高スピード、高電圧（100～600V）ダイオードの要求）

⇒ PiNダイオード

⇒ MPSダイオード（Si技術）

⇒ SiCのショットキーダイオード