**SiC 齐纳二极管（Zener Diode）外延片 *S**

碳化硅（SiC）齐纳二极管（Zener diode）作为广泛使用的硅雪崩结瞬态电压抑制器（TVS）的替代品，具有巨大的潜在兴趣。基于SiC晶片的基本电性能，即其高击穿场和带隙能量，使得SiC基齐纳二极管具有较低比动态电阻、击穿电压温度系数和漏电流。可供SiC外延片用于制备齐纳二极管，结构列举如下，仅供参考。

1. SiC基齐纳二极管外延结构

外延层	厚度
p+ SiC	1um
N- 4H-SiC

研究者使用该外延结构制造了低压（22V）4H-SiC p+n+型齐纳二极管。观察到明显的隧穿效应，导致正向偏压下的过电流和22V反向偏压下的混合雪崩隧道击穿。二极管的击穿电压正温度系数非常低，小于10^-4K^-1，齐纳阻抗低于2.5Ω，主要由衬底和接触电阻率决定。它们能够在高达8 kA/cm²的直流电流密度和高达100 kA/cm²的脉冲电流密度（受脉冲电流供应电容的限制）下在200°C的环境温度下运行。

2. 关于齐纳二极管

齐纳二极管是一种允许电流双向流动但专门用于反向流动的半导体器件。齐纳二极管也称为击穿二极管和稳压二极管，是用作电子电路稳定电压基准的最常见电子元件。齐纳二极管工作的基本原理是在正向偏压下，二极管充当普通二极管；但是当反向偏压大于预定电压时，会出现齐纳击穿电压。其V-I特性如下图所示：

图1 齐纳二极管V-I特性曲线

齐纳二极管有齐纳击穿和雪崩击穿两种击穿类型。这两种现象都会导致电流急剧增加。不过，它们发生在不同的条件下，并由不同的物理原理驱动，具体请见如下差异对比表：

雪崩击穿	齐纳击穿
当高电压增加半导体中的自由电子并导致电流突然增加时，就会发生雪崩击穿。	当价带中的电子获得能量并到达导带并导电时，就会发生齐纳击穿。
当二极管击穿电压大于 8V时，就会出现雪崩击穿现象。	齐纳击穿现象出现在击穿电压在 5 至 8V范围内的二极管中。
在轻掺杂的二极管中观察到雪崩击穿。	在高度掺杂的二极管中观察到齐纳击穿现象。
雪崩击穿时V-I特性曲线不如齐纳击穿时V-I特性曲线那么陡峭。	齐纳击穿具有陡峭的V-I特性曲线。
对于雪崩击穿，温度的升高会导致击穿电压的升高。	对于齐纳击穿，温度的升高会导致击穿电压降低。

该二极管主要用于稳压电路与削波电路。由于稳压电路容易受到电气特性和温度依赖性的影响，因此齐纳二极管在低压差（LDO）稳压器等小型高精度电源IC的使用越来越普遍。IC 和其他电子应用元件的性能和工作频率不断提高。顺应这一趋势，这些元件的制造工艺越来越精细。因此，它们越来越容易因 ESD、振铃和其他超过其电气额定值的外部事件而受到永久性损坏。为了防止此类损坏，必须保护半导体器件的输入端。如今，齐纳二极管用于此目的。

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