最後更新:2026年10月8日功率半導體功率元件・電力電子中國大陸:体二极管

本體二極體(寄生二極體)是什麼

Body Diode

本體二極體是在MOSFET的p型本體與n型汲極之間必然形成的寄生pn接面二極體。可作為橋式電路的飛輪二極體使用,但逆向恢復過大時會成為切換損耗或破壞的原因。SiC MOSFET的順向電壓高達約3V,且須因應通電造成堆疊缺陷擴大(雙極性劣化)的問題。

目錄4 項
  1. 定義與原理
  2. 常見問題
  3. 相關用語
  4. 比較文章

定義與原理

本體二極體是指在MOSFET結構中必然形成的pn接面二極體,也稱為寄生二極體或內建二極體。在n通道功率MOSFET中,p型本體(井)與n型汲極之間存在pn接面,且本體與源極相連,因此會有一個讓電流從源極流向汲極的二極體與電晶體並聯存在。

在逆變器或馬達驅動的橋式電路中,電晶體關斷的瞬間需要讓線圈電流得以續流的飛輪二極體(free-wheeling diode)。MOSFET可由本體二極體擔任這個角色,因此不必另外增加二極體就能構成電路。另一方面,IGBT在結構上沒有本體二極體,因此會在同一封裝內搭配續流用二極體(FWD)使用。為了縮短電流流經本體二極體的時間以降低損耗,也常採用在續流期間讓MOSFET本身導通、使電流流經通道的同步整流。

本體二極體屬於pn接面二極體,因此會有逆向恢復現象,特別是矽超接面MOSFET的逆向恢復電荷大,在橋式電路中可能成為損耗或元件破壞的原因。因此也有以載子壽命控制加快本體二極體逆向恢復的產品。SiC MOSFET的本體二極體逆向恢復小,但順向電壓高達3V左右,而且已知若持續順向通電,晶體中的基面差排會擴展成堆疊缺陷,造成導通電阻等特性惡化,也就是雙極性劣化。對策包括改善磊晶層品質,以及開發內建SiC蕭特基能障二極體的產品。

本體二極體(寄生二極體)的常見問題

為什麼MOSFET會形成本體二極體?
因為在功率MOSFET中,形成通道的p型本體(井)與n型汲極之間存在pn接面,而且本體與源極電極相連。結果就必然會有一個讓電流從源極流向汲極的二極體與電晶體並聯存在。
什麼是SiC MOSFET的雙極性劣化?
是指持續對SiC MOSFET的本體二極體通以順向電流時,電子與電洞復合的能量使晶體中的基面差排擴展成堆疊缺陷的現象。缺陷擴大後導通電阻與順向電壓會增加,因此以降低磊晶層缺陷或內建蕭特基二極體等方式因應。

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