ガードリング構造 p-n ダイオード

図 4.10 にメインp-n ダイオードの周辺部分にリング状p-n ダイオードを配置 した p-n ダイオードの断面構造を示す。このような p-n ダイオードでは、メイ ン p-n ダイオード部分のメサ端部分よりリング状 p-n ダイオード部分のメサ端 部分でより大きく電界が集中し、ブレークダウン時の p-n ダイオードの破壊は リング状p-nダイオード部分のメサ端付近で発生する。図 4.12にリング状p-n ダイオード有のp-n ダイオードと通常 p-n ダイオードの逆方向 I-V 特性評価結 果を示す。図に示した通り、リング状 p-n ダイオード有の p-n ダイオードでも 通常の p-n ダイオードに比べ耐圧は低下していない。これは、リング状 p-n ダ イオード有の p-n ダイオードでは、リング状 p-n ダイオード部分のメサ端部分 で通常 p-n ダイオードのメサ端部分とほぼ等しい電界集中が発生し、メイン p-n ダイオード部分のメサ端部分の耐圧は通常の p-n ダイオードに比べ改善され ているということを意味している（図4.11）。したがって、リング状p-nダイオ ード部分のメサ端部分の耐圧をVb1、メインp-nダイオード部分のメサ端部分の 耐圧をVb2とするとVb1<Vb2の関係が成立する。

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図 4.13 に本研究で提案したガードリング構造 p-n ダイオードの断面構造を示 す。図4.10に示したリング状p-nダイオード有のp-nダイオードのリング状部 分とメインp-nダイオード部分の間に抵抗素子を挿入した構造となっている（こ のような構造の時リング状p-nダイオード部分をガードリングと呼ぶ）。このよ うな構造では、逆方向電圧印加時に抵抗素子の抵抗値に応じてガードリング部 分とメイン p-n ダイオード部分の間に電圧降下が生じる。ガードリング部分と メイン p-n ダイオード部分の間の電圧降下がほぼ 0 の時、逆方向印加電圧がV ならば、カソード電極とガードリング間の電圧はカソード電極とメイン p-n ダ イオード部分の間の電圧とほぼ等しくVとなる。ガードリング部分とメイン p-nダイオード部分の間にVdの電圧降下が生じた場合、カソード電極とメイン p-n ダイオード部分の間の電圧は変わらず V であるが、カソード電極とガードリ ング部分間の電圧は V－Vdとなる。もし、Vb2－Vb1>Vdならば、V－Vd=Vb1の 時ガードリング部分のメサ端付近で破壊が生じる。この場合はVd分耐圧が向上 したことになる。もし、Vb2－Vb1<Vdならば、V－Vd=Vb1の時ガードリング部分 のメサ端付近で破壊は生じず、V =Vb2の時メインp-nダイオード部分のメサ端 付近で破壊が生じる。この場合はVb2－Vb1分耐圧が向上したことになる。つま り Vb2－Vb1<Vdとなるように抵抗素子の抵抗値を設定することでより大きな耐 圧の向上が見込まれる。

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