SiC PiN 的擊穿電壓很高，開關速度很快，重量很輕，并且體積很小，它在 3KV以上的整流器應用領域更加具有優勢。2000年Cree公司研制出19.5 KV的臺面PiN二極管，同一時期日本的 Sugawara 研究室也研究出了 12 KV 的臺面 PiN 二極管。2005 年 Cree 公司報道了 10 KV、3.75 V、50 A 的 SiC PiN 二極管，其 10 KV/20 A PiN二極管系列的合格率已經達到 40%。

國內的SiC功率器件研究方面因為受到 SiC 單晶材料和外延設備的限制起步比較晚，但是卻緊緊跟蹤國外碳化硅器件的發展形勢。國家十分重視碳化硅材料及其器件的研究， 在國家的大力支持下經已經初步形成了研究 SiC 晶體生長、SiC器件設計和制造的隊伍。電子科技大學致力于器件結構設計方面，在新結構、器件結終端和器件擊穿機理方面做了很多的工作，并且提出寬禁帶半導體器件優值理論和寬禁帶半導體功率雙極型晶體管特性理論。

功率二極管是功率半導體器件的重要組成部分，主要包括 PiN 二極管，肖特基勢壘二極管和結勢壘控制肖特基二極管。本章主要介紹了肖特基勢壘的形成及其主要電流輸運機理。并詳細介紹了肖特基二極管和結勢壘控制肖特基二極管的電學特性及其工作原理，為后兩章對 4H-SiC JBS 器件電學特性的仿真研究奠定了理論基礎。

金屬與半導體接觸時，載流子流經肖特基勢壘形成的電流主要有四種輸運途徑。這四種輸運方式為：

1、N 型 4H-SiC 半導體導帶中的載流子電子越過勢壘頂部熱發射到金屬；

2、N 型 4H-SiC 半導體導帶中的載流子電子以量子力學隧穿效應進入金屬；

3、空間電荷區中空穴和電子的復合；

4、4H-SiC 半導體與金屬由于空穴注入效應導致的的中性區復合。

肖特基二極管的反向阻斷特性較差，是受肖特基勢壘變低的影響。為了獲得高擊穿電壓，漂移區的摻雜濃度很低，因此勢壘形成并不求助于減小 PN 結之間的間距。調整肖特基間距獲得與 PiN 擊穿電壓接近的 JBS，但是 JBS 的高溫漏電流大于 PiN，這是來源于肖特基區。JBS 反向偏置時，PN 結形成的耗盡區將會向溝道區擴散和交疊，從而在溝道區形成一個勢壘，使耗盡層隨著反向偏壓的增加向襯底擴展。這個耗盡層將肖特基界面屏蔽于高場之外，避免了肖特基勢壘降低效應，使反向漏電流密度大幅度減小。此時 JBS 類似于 PiN 管。反向漏電流的組成主要由兩部分：一是來自肖特基勢壘的注入；二是耗盡層產生電流和擴散電流。

碳化硅作為一種寬禁帶半導體材料，比傳統的硅基器件具有更的性能。碳化硅的寬禁帶(3.26eV)、高臨界場(3×106V/cm)和高導熱系數(49W/mK)使功率半導體器件效率更高，運行速度更快，能夠有效降低產品成本、體積及重量。

碳化硅具有載流子飽和速度高和熱導率大的特點，應用開關頻率可達到1MHz，在高頻應用中優勢明顯，其中碳化硅肖特基二極管（SiC JBS）耐壓可以達到6000V以上。相對應的，硅材料的禁帶寬度較低，在較低的溫度下硅器件本征載流子濃度較高，而高的漏電流會造成熱擊穿，這限制了器件在高溫環境和大功率耗散條件下工作。

碳化硅肖特基二極管的開啟導通電壓比硅快速恢復二極管較低，如果要降低VF值，需要減薄肖特基勢壘的高度，但這會使器件反向偏壓時的漏電流增大。碳化硅肖特基二極管的溫度特性與硅快速恢復二極管不同，當溫度升高時導通阻抗會增加，VF值也上升，這樣器件發熱不易發生熱失控，更適合并聯使用。

碳化硅肖特基二極管可廣泛應用于開關電源、功率因素校正（PFC）電路、不間斷電源（UPS）、光伏逆變器等中高功率領域，可顯著的減少電路的損耗，提高電路的工作頻率。在PFC電路中用碳化硅SBD取代原來的硅FRD，可使電路工作在300kHz以上，效率基本保持不變，而相比下使用硅FRD的電路在100kHz以上的效率急劇下降。隨著工作頻率的提高，電感等無源原件的體積相應下降，整個電路板的體積下降30%以上。