L'effet d'une diode en carbure de silicium haute puissance surPhotodétecteur PIN
La diode PIN en carbure de silicium haute puissance a toujours été un sujet de recherche majeur dans le domaine des dispositifs de puissance. Une diode PIN est une diode cristalline constituée d'une couche de semi-conducteur intrinsèque (ou semi-conducteur à faible concentration d'impuretés) prise en sandwich entre les régions P+ et n+. Le « i » de PIN signifie « intrinsèque », car un semi-conducteur pur, exempt d'impuretés, est impossible. Ainsi, la couche I de la diode PIN utilisée en application contient plus ou moins d'impuretés de type P ou N. Actuellement, les diodes PIN en carbure de silicium adoptent principalement les structures mesa et planaires.
Lorsque la fréquence de fonctionnement d'une diode PIN dépasse 100 MHz, en raison de l'effet de stockage de quelques porteurs et de l'effet de temps de transit dans la couche I, la diode perd son pouvoir redresseur et se comporte comme un élément d'impédance. Son impédance varie alors en fonction de la tension de polarisation. À polarisation nulle ou en polarisation inverse continue, l'impédance dans la région I est très élevée. En polarisation directe continue, la région I présente une faible impédance grâce à l'injection de porteurs. Par conséquent, la diode PIN peut être utilisée comme un élément d'impédance variable. Dans le domaine du contrôle micro-ondes et RF, l'utilisation de dispositifs de commutation est souvent nécessaire pour réaliser la commutation des signaux. En particulier, dans certains centres de contrôle de signaux haute fréquence, les diodes PIN offrent d'excellentes performances en matière de contrôle des signaux RF et sont également largement utilisées dans les circuits de déphasage, de modulation, de limitation, etc.
La diode en carbure de silicium haute puissance est largement utilisée dans le domaine de l'énergie en raison de ses caractéristiques de résistance à la tension supérieures, principalement comme tube redresseur haute puissance.diode PINLa diode PIN présente une tension de claquage inverse critique élevée (VB) en raison de la faible concentration de dopage de la couche i au centre, qui concentre la majeure partie de la chute de tension. Augmenter l'épaisseur de la zone i et réduire sa concentration de dopage permet d'améliorer efficacement la tension de claquage inverse de la diode PIN. Cependant, la présence de la zone i augmente la chute de tension directe (VF) et le temps de commutation de l'ensemble du dispositif. Les diodes en carbure de silicium permettent de pallier ces inconvénients. Le champ électrique critique de claquage du carbure de silicium étant dix fois supérieur à celui du silicium, l'épaisseur de la zone i d'une diode en carbure de silicium peut être réduite à un dixième de celle d'un tube en silicium, tout en conservant une tension de claquage élevée. De plus, grâce à l'excellente conductivité thermique du carbure de silicium, la dissipation thermique est optimisée. C'est pourquoi les diodes de puissance en carbure de silicium sont devenues des composants redresseurs essentiels dans le domaine de l'électronique de puissance moderne.
Grâce à leur très faible courant de fuite inverse et à leur mobilité élevée des porteurs de charge, les diodes en carbure de silicium présentent un grand intérêt dans le domaine de la détection photoélectrique. Un faible courant de fuite permet de réduire le courant d'obscurité du détecteur et le bruit ; une mobilité élevée des porteurs de charge permet d'améliorer efficacement la sensibilité du carbure de silicium.détecteur de code PIN(Photodétecteur PIN). Les caractéristiques de haute puissance des diodes au carbure de silicium permettent aux détecteurs PIN de détecter des sources lumineuses plus intenses et sont largement utilisés dans le domaine spatial. La diode au carbure de silicium de haute puissance a suscité un vif intérêt en raison de ses excellentes performances, et la recherche à son sujet a connu un développement important.
Date de publication : 13 octobre 2023