Characterization and modeling of 4H-SiC Schottky and JBS diodes for high voltage applications

Caractérisation et modélisation de diodes Schottky et JBS SiC-4H pour des applications haute tension

Besar Asllani (1)

1 EE - Ampère, Département Energie Electrique

The SiC Schottky diode can potentially replace the PiN diode in power applications. As a matter of fact, high blocking voltage, low resistivity as well as temperature independence of the reverse recovery current make this diode ideal for DC/DC power converters. Nevertheless, Schottky diodes meet some reluctance before the abundance of PiN Si diodes. Despite the numerous demonstrations of power electronics systems, there are still some reliability aspects to improve. This study focuses on static characteristic in a large temperature range and reliability assessment of repetitive surge test of Schottky and JBS diodes. The measurements of forward and reverse characteristics yielded new models in a wide temperature range. Repetitive surge tests enabled us to compare the reliability of experimental and commercial diodes in order to prove the maturity of this technology.

La diode Schottky SiC est un composant qui peut potentiellement remplacer la diode PiN Si dans les applications de puissance. Effectivement, la tenue en tension élevée, la faible résis- tivité, ainsi que l’indépendance de la température du courant de recouvrement rendent cette diode idéale pour les convertisseurs de puissance DC/DC. Cependant, face à l’abondance des composants Si sur le marché, la diode Schottky rencontre une certaine réticence. Malgré les nombreuses démonstrations de systèmes électroniques de puissance réalisés, la fiabilité de cette technologie n’arrive pas à convaincre. Cette étude porte sur la caractérisation en régime sta- tique sur une large gamme de températures et l’évaluation de la fiabilité en surcharge des diodes Schottky et JBS SiC-4H. La caractérisation en température a permis de proposer des modèles de la caractéristique directe et inverse sur une gamme étendue de températures. Les tests en surcharge ont permis de comparer la fiabilité de diodes expérimentales et commerciales à fin de montrer la maturité de cette technologie.

Mots clés: 4H-SiC Schottky diode; contact nonhomogeneity; Electrical characterisation over temperature; Reliability; Surge

Mots clés: Diode Schottky SiC-4H; JBS; inhomogénéité du contact; Caractérisation électrique en Température; Modélisation; Modèle en direct Schottky; Modèle en inverse Schottky; Fiabilité; Tests en Surcharge

Domaines: Micro et nanotechnologies/Microélectronique

Besar Asllani. Caractérisation et modélisation de diodes Schottky et JBS SiC-4H pour des applications haute tension. Micro et nanotechnologies/Microélectronique. Université de Lyon, 2016. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01673489v1⟩