DISEÑO DE UN DIODO DISCRETO HIBRIDO PIN/SCHOTTKY (MPS) DE 350V DE VOLTAJE DE BLOQUEO. J.L. del Valle y O. Alonso-Herrera

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1 DISEÑO DE UN DIODO DISCRETO HIBRIDO PIN/SCHOTTKY (MPS) DE 350V DE VOLTAJE DE BLOQUEO. J.L. del Valle y O. Alonso-Herrera Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del I.P.N. Unidad Guadalajara Grupo de Diseño Electrónico. Prol. Lopez-Mateos Sur 590, Guadalajara, Jal. (México) Tel: , Fax y SUMMARY In this paper the design of a discrete power merged PIN/Schottky diode with 350V of reverse blocking voltage and 10 Amps average forward current is presented. The device s blocking voltage overpass in 150 V the highest blocking voltage found on commercial silicon power Schottky diodes, with similar performance on forward voltage, switching speed and maximal operation temperature. The device could be used in different high speed applications requiring relatively high voltages. RESUMEN En este trabajo se presenta el diseño de un diodo discreto de potencia del tipo híbrido PIN/Schottky con 350V de voltaje inverso de bloqueo y 10 amperes promedio de capacidad de corriente en polarización directa. El voltaje de bloqueo del dispositivo diseñado sobrepasa en 150 V el voltaje de bloqueo mas alto encontrado en diodos comerciales tipo Schottky, con prestaciones similares en voltaje en directa, velocidad de conmutación y temperatura máxima de operación. El dispositivo podría usarse en aplicaciones diversas que requieran de una alta velocidad de conmutación a voltajes relativamente elevados.

2 DISEÑO DE UN DIODO DISCRETO HIBRIDO PIN/SCHOTTKY (MPS) DE 350V DE VOLTAJE DE BLOQUEO. J.L. del Valle y O. Alonso-Herrera Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del I.P.N. Unidad Guadalajara Grupo de Diseño Electrónico. RESUMEN En este trabajo se presenta el diseño de un diodo discreto de potencia del tipo híbrido PIN/Schottky con 350V de voltaje inverso de bloqueo y 10 amperes promedio de capacidad de corriente en polarización directa. El voltaje de bloqueo del dispositivo diseñado sobrepasa en 150 V el voltaje de bloqueo mas alto encontrado en diodos comerciales tipo Schottky, con prestaciones similares en voltaje en directa, velocidad de conmutación y temperatura máxima de operación. El dispositivo podría usarse en aplicaciones diversas que requieran de una alta velocidad de conmutación a voltajes relativamente elevados. 1. INTRODUCCIÓN Los circuitos actuales usados en electrónica de potencia requieren de diodos conmutadores de alta velocidad de operación para reducir sus perdidas en condiciones transitorias, así como de una baja caída de voltaje en polarización directa a las especificaciones de corriente promedio, para reducir sus perdidas en el estado estacionario. Los actuales diodos Schottky de potencia representan la mejor opción para voltajes de operación menores de 40 Volts, aunque en el mercado existen diodos Schottky para voltajes de bloqueo hasta de 150V y 200V con excelentes prestaciones. Para circuitos que requieren de un mayor voltaje de bloqueo, los diodos PIN ultra rápidos representan una opción viable aunque no tan eficiente como la de un posible diodo Schottkty de voltaje de bloqueo similar. Estas limitaciones en el desempeño de los diodos ultra rápidos se deben al carácter bipolar del transporte de portadores de carga, que conllevan a problemas de almacenamiento de carga en exceso, problemas que son resueltos controlando el tiempo de vida de los portadores mediante impurezas apropiadas que reducen el tiempo de vida de los mismos. Las implicaciones colaterales de este ajuste se manifiestan en incrementos de las caídas de voltaje en polarización directa y el incremento de las corrientes de fuga en polarización inversa [1]. Las limitaciones de voltaje de bloqueo de los diodos Schottky con tecnología de silicio, provienen de una baja capacidad de modulación de la conductividad de las regiones de conducción del diodo, regiones de relativamente alta resistividad en equilibrio y de sus dimensiones necesarias, relativamente grandes, para garantizar el voltaje de bloqueo [2]. Una opción que combina favorablemente las propiedades de modulación efectiva de la conductividad de los dispositivos bipolares (diodos PIN) con los de respuesta rápida de los dispositivos de transporte unipolar (Diodos Schottky) esta representada por los dispositivos híbridos PIN-Schottky (MPS Merged PIN Schottky ) cuya concepción fue introducida por Baliga [2]. Estos dispositivos son capaces de proporcionar voltajes elevados de bloqueo, velocidades elevadas de conmutación y relativamente bajas caídas de voltaje en directa sin necesidad de emplear métodos de control del tiempo de vida de los portadores minoritarios. El diseño se fundamenta en un modelo caracterizado de base física de un diodo comercial Schottky de potencia de 200 V de voltaje de bloqueo, usando las herramientas del paquete de simulación ISE TCAD [3]. En general estos modelos basados en la física de los dispositivos requieren de la información de manufactura asociada con el dispositivo, información considerada como altamente confidencial por los fabricantes de los dispositivos y por lo tanto no disponible. No obstante uno puede determinar algunos parámetros físicos esenciales del modelo por medio de mediciones experimentales apropiadas de los dispositivos [4] y suplir la información tecnológica faltante mediante una selección educada de los procesos encontrados en la literatura. En todo caso el objetivo final de construir este modelo es la validación de las herramientas de simulación, mediante una comparación entre los datos medidos experimentalmente y los arrojados por la simulación. El diseño de la estructura híbrida se basa en el ajuste de los parámetros físicos de la estructura de base para obtener voltajes de bloqueo de 350 Volts y en la selección de la configuración mas apropiada de las

3 áreas de las regiones PIN y Schottky del dispositivo deseado. 2. PROCEDIMIENTO DE VALIDACIÓN DEL MODELO. El dispositivo usado en el estudio de caracterización y modelado fue un dispositivo Schottky de potencia comercial de 200 Volts de voltaje de bloqueo, con una capacidad de corriente promedio en directa de 10 A, con una caída de voltaje en directa máxima de 0.9 volts y una temperatura máxima de operación de 150 o C. La estructura vertical de un diodo Schottky moderno [5] se muestra en la Figura 1. La barrera Schotkky se fabrica sobre una capa epitaxial tipo N crecida sobre un substrato fuertemente dopado del mismo tipo de conductividad. La estructura Schottky esta flanqueada por un anillo de guarda formada por regiones p+, un oxido de pasivacion de estas regiones y un electrodo de campo sobre el oxido. Estas ultimas estructuras ayudan a aminorar los efectos de acumulación de altos campos eléctricos, presentes en las terminaciones de las regiones de carga del espacio en polarización inversa, que conducen a una disminución del voltaje de ruptura del dispositivo. El anillo de guarda elimina los efectos de acumulación del campo en la barrera Schottky y el electrodo de campo reduce los efectos de la curvatura de las uniones p-n de guarda. Una complicación adicional en el modelado del dispositivo resulta del hecho de que el dopado de la capa epitaxial no es necesariamente uniforme. En el modelo hay que tomar en cuenta el autodopamiento de la capa epitaxial debido a la difusión de impurezas desde el substrato fuertemente dopado, resultante de los procesos de relativa alta temperatura empleados en el crecimiento de la misma, así como de los procesos de redistribución de impurezas de los anillos de guarda. Esto implica que los modelos analíticos simples no sean mas que una guía para el diseño. Las soluciones de la ecuación de Poisson para estas situaciones deben obtenerse por métodos numéricos apropiados. Dos parámetros esenciales para el modelo pueden extraerse del análisis de las características I-V y C-V del dispositivo, siguiendo los métodos de la referencia [4]. Estos son la altura de la barrera Schottky y el dopado de la capa epitaxial en las cercanías de la barrera metal-semiconductor. La Figura (2) muestra las características I vs. V en polarización directa, medidas con un trazador de curvas a 25 o C, de diez muestras del dispositivo comercial. La dispersión de las características debidas a variaciones del proceso no es muy importante. En todo caso se seleccionó el dispositivo de la muestra representativo de los valores promedio, para un análisis mas detallado Figura 1. Estructura genérica de un diodo Schottky moderno. Corriente(A) En todo caso, el voltaje de ruptura del dispositivo es una fracción del voltaje de ruptura en el volumen del semiconductor. Siendo este último limitado por un mecanismo por alcance, que depende del dopado y espesor de la capa epitaxial. Estos últimos parámetros también determinan la caída de voltaje en directa del dispositivo, por lo que en un modelo basado en la física del dispositivo, estos parámetros deberán satisfacer simultáneamente los requerimientos de simulación del voltaje de ruptura así como las características experimentales I vs. V del dispositivo de prueba en polarización directa. 0 0,4 0,45 0,5 0,55 0,6 0,65 0,7 0,75 0,8 0,85 Voltaje (V) Figura.2. Característica eléctrica en polarización directa a 25 C. La Figura 3, muestra las características I-V en polarización inversa de estas mismas muestras. El voltaje de ruptura promedio fue de 242V y la corriente de fuga medida al voltaje de bloqueo (200V) resulto ser muy pequeña, del orden de 0.8 ua.

4 Corriente (A) 1,0E-05 9,0E-06 8,0E-06 7,0E-06 6,0E-06 5,0E-06 4,0E-06 3,0E-06 2,0E-06 1,0E-06 0,0E Voltaje (V) Figura. 3. Características eléctricas en polarización inversa a 25 C. Una corriente de fuga de esta magnitud es sintomática de una altura de la barrera Schottky elevada. Esto fue confirmado por una análisis detallado de las características I-V en polarización directa del dispositivo seleccionado. La Figura 4 muestra estas características en una escala semilogaritmica. La parte de las características de bajo voltaje, en las cuales la corriente no tiene la magnitud suficiente para contribuir a la caída de voltaje en la región de conducción del diodo, proporcionan la información sobre la altura de la barrera Schottky. Corriente (A) 1,0E+02 1,0E+01 1,0E+00 1,0E-01 1,0E-02 1,0E-03 1,0E-04 1,0E-05 1,0E-06 1,0E-07 n = 1 n > 1 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 Voltaje (V) Figura 4. Características eléctricas Ln(I) vs V. Una expresión simplificada para esta parte de las características es de la forma: qv / nkt I I0e (1) donde I 2 q bn / kt 0 = AA* T e φ (2) aquí, A es el área de conducción efectiva del dispositivo, A* la constante de Richardson (110 A/cm 2 /K 2 ) para un substrato de orientación <111>), k la constante de Boltzman y T la temperatura absoluta. Una regresión lineal de los datos experimentales en el intervalo de 0.1 a 0.4V proporciono los resultados siguientes: n=1.02 e I 0 = 9.37x10-9 A. La determinación experimental de la altura de la barrera Schottky, requiere del conocimiento del área efectiva de conducción del dispositivo. Este parámetro fue medido en una unidad desencapsulada. Luego de la ecuación (2) y el conocimiento de A y I 0 se obtuvo un valor para la altura de la barrera Schottky igual a Volts. Valor muy razonable si se usa Platino como metal de la barrera Schottky en Silicio[4]. Con el objetivo de estimar el valor de la resistencia de la capa epitaxial, y de ahí obtener un estimado de su espesor, se trató de ajustar por un método de regresión lineal múltiple las características I-V experimentales para valores superiores a 0.4 Volts, usando la ecuación [2]: kt I V = Ln( ) + IR s q I 0 (3) y empleando como regresores el Ln(I) e I. Sin embargo los resultados de la regresión no fueron muy exitosos, como podría anticiparse de la observación de la Figura 4. En ésta, las características log(i)-v en el rango de polarizaciones elevadas ( V) son prácticamente lineales. Por otro lado, si no existiera modulación de la conductividad en la región de transporte (capa epitaxial), hipótesis en la cual se basa la derivación de la ecuación (3) [2], la resistencia sería constante y las características log(i)-v serían no lineales en esta escala. En un esfuerzo por encontrar un modelo de parámetros concentrados, que pudiera mejorar el modelo SPICE de los diodos Schottky en condiciones de alto nivel de inyección, se utilizó un método de regresión no lineal [6], basada en la ecuación empleada normalmente en los modelos de uniones p-n para modelar las condiciones de alto nivel de inyección [7]. Esta ecuación tiene la forma: I = K HI I D (4) donde I D está dada por la ecuación del diodo ideal:

5 D = I s Vdi [exp( NV th ) 1] I (5) El propósito del factor K HI es tomar en cuenta los efectos de alta inyección. De acuerdo con [7] la ecuación(6) proporciona una transición gradual entre los régimenes de baja y alta inyección: P HI = [ IKF /( IKF + I D (6) K )] Los factores a determinar por el método de regresión utilizado, empleando la ecuación (6), fueron IKF, P, e Is, al coeficiente de idealidad N se la asigno el valor unitario. Para un diodo de unión p-n, P=0.5. La tabla 1 muestra los resultados obtenidos. Tabla 1 P 0,654 IKF 0,2 A Is 5.3E-9 A El ajuste de los datos experimentales con estos parámetros fue casi perfecto. Este hecho implicaría que existen mecanismos que conducen a la modulación de la conductividad de la región de arrastre de la estructura Schottky para valores de polarización cercanos o superiores al potencial ínter construido, Vbi, del lado del semiconductor. edensity (cm-3) 1E+19 1E+18 1E+17 1E+16 Electron density vs Depth as a function of Bias V1.2 V1.0 V0.8 V0.6 V0.4 V0.2 electrones en exceso son provistos por el substrato altamente dopado. Para preservar la neutralidad de carga se requiere el incremento de la densidad de huecos inyectados desde el metal. Físicamente, este mecanismo es descrito en detalle en [4], empleando un modelo mixto de emisión termoiónica-difusión. La densidad de electrones en equilibrio, el dopado de la capa epitaxial, fue determinada por medio de la medición de las características Capacitancia vs voltaje inverso del diodo de prueba seleccionado. El método consiste en la determinación de la pendiente de una grafica del valor de 1/C 2 vs. la polarización aplicada. La pendiente está relacionada con la concentración de dopado N d en el substrato, por medio de la ecuación [4]: m q 2 ε = (7) s N d El valor de N d extraído de esta ecuación y de los resultados experimentales fue de 5.69 x cm- 3. Como se mencionó anteriormente el grosor de la capa epitaxial es difícil de extraer mediante mediciones experimentales. El parámetro objetivo es el voltaje de ruptura del dispositivo de prueba, que depende de las características tecnológicas con las cuales se fabrico el terminador del dispositivo, características que por razones obvias no son publicadas. El voltaje de ruptura es una fracción del voltaje en el cuerpo del dispositivo determinado por un mecanismo por alcance. Luego, necesariamente el espesor de la capa epitaxial debe determinarse por una solución numérica en dos dimensiones de la ecuación de Poisson basada en las condiciones de frontera adecuadas: profundidad de las uniones p-n de los anillos de guarda, grosor del oxido de pasivación, dimensiones físicas del electrodo de campo, perfil de autodopado de la capa epitaxial y altura de la barrera de schottky. 1E+15 1E Depth (um) Figura 5. Solución numérica de la densidad de electrones versus la polarización directa. Una evidencia de estos mecanismos puede observarse de una solución numérica de la densidad de electrones en la región de arrastre en función de la polarización directa, empleando la herramienta DESSIS TM del paquete ISE- TCD. En la Figura 5 se observa que la densidad de electrones es superior a la de equilibrio térmico para polarizaciones directas mayores que 0.4 V, estos Como aproximación a los parámetros tecnológicos de fabricación del dispositivo de prueba, se tomaron aquellos encontrados en los archivos de la librería de aplicaciones del paquete ISE-TCAD, referente a la simulación de anillos de guarda flotantes en dispositivos de potencia. La figura 6 muestra los efectos físicos sobre los perfiles de autodopamiento y de las regiones del anillo de guarda, empleando la información tecnológica de referencia, usando la herramienta DIOS TM (Difusión, Ion implantación, Oxidation Simulation) del paquete de simulación mencionado.

6 Figura 6. Perfiles de autodopamiento en la capa epitaxial y profundidad de la unión en el terminador. La Figura 7, muestra detalles del terminador seleccionado. Figura 7. Detalles del terminador seleccionado Tomando en cuenta esta información, incorporada en la hoja de comandos de las herramientas MDRAW TM y DESSIS TM [3] de simulación de dispositivos, se hicieron varias corridas teniendo como variable principal, el espesor nominal de la capa epitaxial, esto es el espesor que serviría de especificación al fabricante de la capa epitaxial, así como los modelos físicos apropiados: Schottky, disminución de la altura de barrera, modelo SRH, etc. El criterio de terminación de la simulación fue el correspondiente a la condición de que la integral de ionizacion de avalancha por impacto fuera la unidad, en función del voltaje de polarización inverso, lo que correspondería al valor esperado del voltaje de ruptura. Las mejores aproximaciones de las características I-V simuladas respecto de las experimentales fueron obtenidas usando una capa epitaxial de 19 µm de espesor nominal. Estas características se muestran en la figura 8. Figura 8. Características I-V inversas experimentales y simuladas. Con el valor optimizado del grosor de la capa epitaxial, se efectuó una simulación adicional eliminando los efectos del terminador del dispositivo. El valor del voltaje de ruptura en el cuerpo del semiconductor fue de 322 Volts. De esta manera la eficiencia del terminador del dispositivo fue evaluada en un 75 %. Usando las mismas condiciones de frontera y dopado definidas anteriormente, excepto por el valor de la resistencia serie de muy alto valor, que se utilizó en el texto de comandos de DESSIS TM para mejorar la convergencia en las situaciones cercanas a la condición de avalancha por impacto, se efectuó la simulación para obtener las características I-V en polarización directa. Una comparación entre las características simuladas con las experimentales se muestra en la Figura 9. IF (A) ,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 Simulation VF (V) Experimental Figura 9. Comparación entre las características simuladas y experimentales en polarización directa. EpiTHK =19 um, SubsTHK=300 um, SubsC=6E19

7 La Figura 10 muestra estas características en escala semilogaritmica. IF (A) 1,E+02 1,E+01 1,E+00 1,E-01 1,E-02 1,E-03 1,E-04 1,E-05 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 Simulation VF (V) Experimental Figura 10. Características simuladas y experimentales en polarización directa Las características son similares a bajas y relativamente altas condiciones de polarización, el ajuste no es tan bueno en la región de transición de bajo a alto nivel de inyección. El inicio de los efectos de la resistencia serie de la región de arrastre se observan a partir de una densidad de corriente de 150 A/cm 2, densidad de corriente estimada a 10 A, de acuerdo con el área efectiva de conducción utilizada en la simulación, representada por el comando Área Factor utilizado en el archivo de DESSIS TM. 3. DISEÑO DE UN DIODO HÍBRIDO PIN/SCHOTTKY DE 350V DE VOLTAJE DE BLOQUEO. Generalmente el voltaje de bloqueo de un diodo de potencia se especifica como un 20% menor al voltaje de ruptura del dispositivo, con el objetivo de asegurar que este no operara bajo ninguna circunstancia bajo condiciones de ruptura. De esta manera uno podría tener un estimado del voltaje objetivo de ruptura para un voltaje de bloqueo de 350V del orden de 420V. De igual forma si el terminador del dispositivo es capaz de mantener una eficiencia del 75%, el voltaje de ruptura objetivo en el cuerpo del dispositivo debería ser del orden de 525V. Por otra parte, anticipando que las anteriores prestaciones en el voltaje podrían lograrse incrementando el espesor y reduciendo el dopado de la capa epitaxial, uno tendría que enfrentarse necesariamente a encontrar medios mas eficientes de aumentar los efectos de la capacidad limitada de las estructuras Schottky de modulación de la conductividad de las regiones de arrastre, bajo las nuevas condiciones de diseño, con el objetivo de mantener la caída de potencial en estas regiones dentro de especificaciones competitivas, por ejemplo, inferiores a 0.9V. La opción explorada en este artículo fue la sugerida por Baliga [8]. Este autor propone una estructura híbrida Pin/Schottky, en la que controlando el área de las regiones Schottky y p+n, la estructura sería capaz de mostrar un voltaje elevado de bloqueo, una baja caída de voltaje en polarización directa, V F, así como buenas características en conmutación. El autor propone una relación de áreas del 50% entre estas regiones como el criterio de optimización para asegurar una baja caída V F y la mejor respuesta transitoria. Adicionalmente, propone una celda unitaria de 30um (15 um de regiones Schotky, 15um de regiones p+-n) como recurso para incrementar las prestaciones del dispositivo a una mayor temperatura de operación. El dispositivo estaría construido por la disposición en paralelo de estas celdas unitarias. La Figura 11 muestra un diagrama esquemático de la sección transversal del dispositivo híbrido, MPS, tomado como base de diseño. Se seleccionó una relación de áreas Schottky/Union p+n del 50% y una celda unitaria de 30 µm. Como terminador del dispositivo, se uso la estructura descrita anteriormente. Figura 11. Diodo híbrido PIN-Schottky (MPS). La Figura 12 muestra resultados optimizados de la simulación del voltaje de ruptura en el cuerpo del dispositivo MPS, usando un espesor nominal de la capa epitaxial de 35 µm y una concentración de 2x10 14 cm -3. En la figura se muestran también características similares de una estructura puramente Schottky como referencia. La Figura 14 corresponde a una simulación de las características en polarización inversa de los dispositivos mencionados, incluyendo el efecto del terminador de los dispositivos. La Figura 15, corresponde a una grafica de las características en polarización directa, simuladas usando los nuevos parámetros de la capa epitaxial.

8 Finalmente la Figura 16 muestra un intento de simulación de las características de recuperación del dispositivo MPS diseñado, usando la herramienta de Modo Mezclado en DESSIS TM, bajo una carga inductiva de 0.7 µh con un coeficiente di/dt de 100 A/seg. 1E-05 DS350V 1E-06 Corriente de Fuga (A) MPS350 1E-07 Figura 15. Densidad de corriente vs. Voltaje en polarización directa. 1E Voltaje Inverso (V) Figura 12. Características I-V simuladas en polarización inversa en la región masiva de los dispositivos. Figura 16. Respuesta de conmutación simulada del dispositivo MPS. Figura 13. Distribución del campo Eléctrico en el dispositivo MPS350 al voltaje de ruptura 1E-05 9E-06 8E-06 7E-06 6E-06 5E-06 4E-06 3E-06 2E-06 1E-06 Diodo Schottky Diodo MPS 0E Figura 14. Características I-V terminales de simulación en polarización inversa. 4. DISCUSIÓN DE RESULTADOS. El voltaje de ruptura en el cuerpo de los dispositivos simulados es mayor para la estructura Schottky, DS, que para el dispositivo MPS (Figura 12), aunque la corriente de fuga en este último es menor. La observación de la distribución del campo eléctrico, en la herramienta TECPLOT TM, muestra que el mecanismo de ruptura para el dispositivo DS es por alcance, el campo eléctrico es máximo en la interfase metalsemiconductor, con una componente elevada en la interfase capa epitaxial-substrato. Por otra parte en el dispositivo MPS el máximo del campo eléctrico se localiza sobre la curvatura de las uniones p+n (Figura 13). Esto es, el mecanismo de avalancha es por efecto de acumulación de las líneas de campo en estas regiones. La menor corriente de fuga en el dispositivo MPS podría explicarse como un efecto de apantallado electroestático del mecanismo de fuga de la barrera Schottky, por intermedio de las dimensiones de las regiones de carga del espacio de las uniones p+n laterales a polarizaciones elevadas. El voltaje de

9 ruptura por avalancha, tomando en cuenta el terminador del dispositivo, es sustancialmente el mismo para ambos dispositivos, dado que éste voltaje está limitado por las propiedades del terminador seleccionado, el cual es aún capaz de mostrar una eficiencia adecuada a estos voltajes relativamente elevados. La diferencia substancial entre estos dos dispositivos de voltaje de bloqueo de 350V, reside en las caídas de voltaje de polarización directa, V F, a la corriente promedio especificada, 10 A, correspondiente a una densidad de corriente de 150 A/cm2. El diodo MPS muestra una V F similar a esta densidad de corriente, a la del Diodo Schottky de 200V de voltaje de bloqueo, tomado como línea de referencia. Mientras que el dispositivo DS de 350V de voltaje de bloqueo está más cercano del límite máximo de la especificación de V F. Un criterio que apoyaría la elección de la estructura MPS de 350V es que el diodo MPS podría construirse usando una menor área activa, dado que sus características de conducción soportarían densidades de corriente del orden de 200 A/cm2, al costo de un pequeño incremento en el voltaje V F. Esto conllevaría a un menor costo de producción del dispositivo. Con relación a las características de conmutación de la estructura MPS, éstas muestran una oscilación indeseable, debido a la relativamente alta capacitancia del dispositivo. Finalmente, una característica deseada en los diodos Schottky de potencia es una mayor temperatura de operación limite. Las simulaciones efectuadas a temperatura elevada, 150 o C, mostraron que las corrientes de fuga a 350V de voltaje inverso eran substancialmente las mismas para ambos tipos de dispositivos, Schottky y MPS, del orden de 2mA. Se hicieron simulaciones con porcentajes menores del área Schottky, 30% y con dimensiones menores de la celda unitaria, que no mostraron mejoras substanciales del dispositivo MPS. Una posible razón de este comportamiento residiría en el hecho de que los valores empleados de altura de la barrera Schottky fueron elevados, 0.82V. 5. CONCLUSIONES. Apoyados en un Modelo T-CAD basado en la física de dispositivos de un diodo Schottky comercial de potencia en tecnología de Silicio, se diseñó un diodo híbrido PIN/Shottky de 350V de voltaje de bloqueo. El dispositivo MPS sería capaz de operar a densidades de corriente de 200 A/cm2, con bajas caídas de voltaje en polarización directa. estos dispositivos muestran modulación de la conductividad de la región de arrastre para densidades menores a 150 A/cm2. Se identificó el mecanismo físico, como un mecanismo de inyección de huecos desde el metal de acuerdo a la teoría de emisión termoiónica-difusión. La máxima temperatura de operación de estos dispositivos se estableció en 150 o C, debido a que no se observó en las simulaciones de los dispositivos MPS una corriente de fuga al voltaje de bloqueo, inferior a su contraparte Schottky a estas temperaturas, aún con porcentajes de 30% de área de las regiones Schottky y dimensiones de la celda unitaria menores a 30 µm. Se empleó un criterio de innovación tecnológica basado en el re-uso de la tecnología, con ventajas competitivas de reducción de costos de manufactura y prestaciones superiores a los dispositivos Schottky de potencia de alto voltaje de bloqueo encontrados en el mercado. 6. REFERENCIAS. [1]. H.E. Aldrete, J.L. del Valle and J.Santana Corte. A T-CAD comparative study of power rectifiers: modified P-I-N vs. modified mosaic contact P-I-N diode. Microelectronics Reliability, 43(2003), [2]. Baliga. B. J. Power Semiconductor Devices. PWS Publishing Company. International Thomson. USA [3]. ISE T-CAD Ver. 8. Integrated System Engineering Release 8.0 Manual. Dios, Mdraw, Dessis. Tec-plot. {4]. S. M. Sze. Physics of Semiconductor Devices. 2 nd Edition. John Wiley & Sons [5]. A. Guerra and F. Vallone. Electro-thermal SPICE Schottky diode Model suitable both at rooom temperature and high Temperature. International Rectifier. Technical Papers and Reference Designs. (1999). [6]. JMP Version 3.1 Manual. Chap. 9. Non Linear Regression. [7]. Tor R. Fjeldig, Trond Ytterdal and Michael Shur. Introduction to device modeling and circuit simulation. John Wiley & Sons [8]. Shangh-hui L. Tu and B. Jayant Baliga, Controlling the Characteristic of the MPS Rectifier by Variation of Area of Schottky Region, IEEE Transactions on Electron Devices, Vol. 40, No. 7, Octuber 1993, pp Se propone un nuevo modelo de parámetros concentrados para los diodos Schottky, basado en la observación de que

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