串联二极管、电路以及电气装置

技术领域

本公开涉及串联二极管、电路以及电气装置。

背景技术

有时利用将多个二极管串联连接的串联二极管。

在JP特开2002-125369号公报中，通过在缓冲电路串联连接多个低损耗的低耐压二极管、此外在各二极管并联连接缓冲电阻器从而确保分压的平衡，并将施加于二极管的反向电压抑制在耐压电平内。

发明内容

-解决课题的手段-

本公开的一个方式的串联二极管具有：第1肖特基势垒二极管，相对于电流被反向连接；第2肖特基势垒二极管，与所述第1肖特基势垒二极管串联连接，相对于电流被反向连接，所述第1肖特基势垒二极管以及所述第2肖特基势垒二极管分别在形成肖特基结的金属层与半导体层之间的一部分的区域具有绝缘体层。

附图说明

图1是本公开的一实施方式所涉及的电路图。

图2A是本发明例的肖特基势垒二极管的垂直剖视图。

图2B是本发明例的肖特基势垒二极管的水平剖视图。

图3是比较例的肖特基势垒二极管的剖视图。

图4是表示比较例的二极管和本发明例的二极管的反向电压电流特性的图表。

图5是表示本发明例的二极管的反向电压电流特性的温度依赖性的图表。

图6是表示本发明例的肖特基势垒二极管的绝缘体层的边缘部构造的剖视图。

图7是现有例所涉及的电路图。

具体实施方式

以下，参照附图对本公开的一实施方式进行说明。

如图1所示，本实施方式的串联二极管TD具有：第1肖特基势垒二极管D1，相对于电流被反向连接；第2肖特基势垒二极管D2，与第1肖特基势垒二极管串联连接，相对于电流被反向连接。

第1肖特基势垒二极管D1以及第2肖特基势垒二极管D2分别如图2A、2B所示在形成肖特基结SB的金属层1与半导体层2之间的一部分的区域具有绝缘体层3。

在上下夹着包含硅氧化膜等的绝缘体层3并与绝缘体层3接合的一个金属层1与另一个半导体层2是在与绝缘体层3相邻的区域形成肖特基结SB的金属和半导体的层。

在半导体层2的下表面形成有阴极电极金属层4，在图1的电路图中相当于与高电位侧连接的电极。

如图1所示，第1肖特基势垒二极管D1被连接于高电位(Hi)侧。第2肖特基势垒二极管D2相比于第1肖特基势垒二极管D1被连接于低电位(GND)侧。

第1肖特基势垒二极管D1以及第2肖特基势垒二极管D2是各自的阴极被设为高电位侧、阳极被设为低电位侧的反向连接。

作为两者的连接关系，将第2肖特基势垒二极管D2的阴极连接于第1肖特基势垒二极管D1的阳极。

构成第1肖特基势垒二极管D1将阴极连接于第1电位的导体、第2肖特基势垒二极管D2将阴极连接于比第1电位低的第2电位的导体的电路。二极管D1、D2分别是不具有与阳极以及阴极连接的平衡电阻的电路。

另外，为了简单而将串联二极管TD中的肖特基势垒二极管的串联个数设为2个，但是能够增设至3个以上的任意数量来进行实施，串联个数没有特别限制。

如图2A、2B所示，第1肖特基势垒二极管D1以及第2肖特基势垒二极管D2分别在俯视(图2B)下被金属层1和半导体层2的肖特基结SB包围的区域具有绝缘体层3，在金属层1与半导体层2之间具有该绝缘体层3。

图3是表示比较例的肖特基势垒二极管D3的层叠构造的剖视图。

图4是表示比较例的二极管(D3)与本发明例的二极管(D1、D2)的反向漏电流IR相对于反向电压VR的关系(反向电压电流特性)的图表。

直到约80〔V〕，比较例的二极管(D3)以及本发明例的二极管(D1、D2)相互以大致相同的特性变迁。表示这是以肖特基结SB的反向漏电流为主的电压范围11。

若电压超过该电压范围11而增加，则相对于比较例的二极管(D3)的电流值，本发明例的二极管(D1、D2)的电流值较大地上升(电压范围12)。

这意味着本发明例的二极管(D1、D2)具有反向电压电流特性，即：在金属层1与半导体层2的肖特基结SB在反向电压施加时处于击穿前的状态时，流过通过绝缘体层3的反向漏电流IRt。通过位于金属层1与半导体层2之间的绝缘体层3的反向漏电流IRt也被称为隧道电流。

在本发明例的二极管(D1、D2)中表现出如下特性：相对于单纯的肖特基二极管即比较例的二极管(D3)的特性曲线，与通过绝缘体层3的反向漏电流IRt增加的部分相应地向上分离并上升。也就是说，本发明例的二极管(D1、D2)中，通过绝缘体层3的反向漏电流IRt具有比肖特基结的反向漏电流IRs更大地上升的反向电压电流特性。

本发明例的二极管(D1、D2)成为将通过这些绝缘体层3的反向漏电流IRt与肖特基结的反向漏电流IRs合计的特性。

图5是表示以上所说明的具有绝缘体层3的本发明例的二极管(D1、D2)的反向电压电流特性的温度依赖性的图表。

如图5所示，在低电压范围13，由于肖特基结的温度依赖性，在25℃和125℃电流值不同。

相对于此，在高电压范围14，肖特基结的温度依赖性的影响变小，在25℃和125℃电流值几乎没有差异。

也就是说，在本发明例的二极管(D1、D2)中，对通过绝缘体层3的反向漏电流(IRt)比肖特基结(SB)的反向漏电流(IRs)上升得大的电压范围、和低于该电压范围的以肖特基结(SB)的反向漏电流(IRs)为主的电压范围进行比较，前者的温度依赖性比后者的温度依赖性小。

因此，根据本实施方式的串联二极管TD，通过肖特基结SB相邻的区域的绝缘体层3的反向漏电流IRt的上升，由此能够构成基于具有温度依赖性小的电压-电流范围(14)的二极管D1、D2的串联连接。因此，在没有平衡电阻(R1，R2)的肖特基势垒二极管D1、D2的串联结构中，即便存在温度变化，也能够确保对各二极管D1、D2施加的电压(分压)的平衡，作为整体而能够维持针对反向电压的耐压。

将温度依赖性小的电压-电流范围(14)用作为工作电压。

为了实现以上这种的因通过绝缘体层3的反向漏电流IRt引起的反向电压电流特性，将绝缘体层3薄膜化来构成二极管D1、D2，以使得在肖特基结SB的击穿电压以下的期望的电压范围充分地产生漏电流IRt。

作为其中一个方法，构成图6所示的绝缘体层3的边缘部构造。

如图6所示，绝缘体层3的边缘部31形成为具有厚度朝向边缘32逐渐减小的倾斜度，从该边缘32越接近于比边缘部31更靠内侧的中央部33则该倾斜度越变化为陡峭倾斜度。

根据这种构造，能够以较低电压引起绝缘体层3的边缘32附近的较薄部分处的漏电流IRt的产生。

此外，这种构造能够通过绝缘体层3的湿法蚀刻而容易形成，因此能够容易实施。

并不限于以上结构，当然也可以使绝缘体层3整体薄膜化从而实现期望特性的漏电流IRt。

具有以上所说明的串联二极管TD、电路的电气装置例如能够实施各种变换器等。由此，相对于温度变化而工作可靠性优异，并且在串联二极管没有平衡电阻，从而能够实现谋求电路面积的小面积化、装置的小型化的电气装置。

产业上的可利用性

本公开能够用于串联二极管电路以及电气装置。

符号说明

1 金属层

2 半导体层

3 绝缘体层

4 阴极电极金属层

D1、D2 肖特基势垒二极管

D3 比较例的肖特基势垒二极管

SB 肖特基结

TD 串联二极管。