《涨知识啦24》---JBS or MPS

本周《涨知识啦》主要给大家介绍的是结势垒肖特基二极管（JBS：Junction Barrier Controlled SchottkyDiode）和混合式PIN-肖特基二极管（MPS：Merged PIN Schottky Diode）的区别。首先，不知道大家看到下边这张图后第一时间想到的是什么结构呢，JBS还是MPS？是不是傻傻分不清楚？小赛有时也被这两个相似的器件搞混呢！今天小赛就带大家区分下这两种结构相似、设计目标和设计方法完全不同的器件。

图一 JBS & MPS元胞结构图

我们先从JBS开始，大家知道传统肖特基势垒二极管（SBD）结构具有正向导通压降低，反向漏电流大、击穿电压小的特点，这就需要对正反特性做出折中考虑。若提高肖特基势垒，会一定程度的减小反向漏电流，但不可避免的会增加器件正向导通压降，增大器件的正向功率损失。

图二 JBS反向工作原理示意图

图三 JBS反向偏置下SBD区域电场分布图

图四 JBS与传统SBD反向特性对比图

SBD较大的反向漏电流是由金属半导体接触界面的镜像力导致的肖特基势垒降低效应所引起的，且随着反向偏压的增大肖特基势垒降低越严重，JBS便是针对这一问题被设计出的一种新型SBD结构，这种结构直接改善器件的肖特基势垒降低效应而不影响器件正向性能。通过调整JBS元胞结构尺寸、P型区掺杂等条件，利用载流子二维耗尽实现电荷耦合（如图二），使得金属半导体接触表面的最强电场（决定肖特基势垒降低效应的关键因素）被推向器件内部，器件表面电场减小（如图三），大大削弱了肖特基势垒降低效应，减小了器件漏电流（如图四所示），实现了更高的击穿电压。

相对于JBS侧重于提高器件反向特性，MPS更侧重于改善器件的正向特性（如图五），其设计目标在于引进PN结的电导调制作用降低SBD在高密度正向电流下的压降，其原理图如图六所示。

图五MPS与传统PIN、SBD大注入条件正向导通电压对比图

图六MPS正向工作原理示意图

希望本周的《涨知识啦》能让大家有所收获！欢迎大家留言讨论噢！

参考文献：

1.    Baliga, B.Jayant. Advanced Power Rectifier Concepts. 2009.

2.    Baliga, B.Jayant. Fundamentals of Power Semiconductor Devices. 2008.

3.    Baliga, B. J. “The Pinch Rectifier: A Low-Forward-Drop High-SpeedPower Diode.” IEEE Electron Device Letters, vol. 5, no. 6, 1984, pp. 194–196.

4.    Lutz, Josef, et al. Semiconductor Power Devices: Physics,Characteristics, Reliability. 2011.