高效应用的增强型第4代CAL二极管
图1 CAL 4F二极管横截面，标示了场环、单场板及双场板结构。钝化层由氧化层和多晶层组成。
越来越多的功率电子装置被安装在恶劣环境中而没有任何的外部保护。增强型第4代CAL二极管通过多晶钝化层／氧化层设计，并与新近研发出来的双场环设计相结合（如图1所示），可以应用在恶劣条件中。这种新的结终端设计的优点已经应用于650V和1700V新电压等级，也包括已有的1200V续流二极管。
用于抵御环境影响（如高湿度和温度）的新终端设计的可靠性已经通过试验验证，试验时间1000小时，温度85°C，高湿度（85% r.H.），非常高的反偏电压（80%阻断电压）。在上述试验条件（85% r.H.／85°C／80%的VRM）下进行试验期间检测的漏电流数据显示，整个试验期间漏电流保持稳定。
2.2新型CAL4 F 1700V二极管
对于续流二极管主要的要求是低的静态损耗和低的动态损耗，二者与二极管的安全并联密切关联。为了得到所期望的低的静态损耗，低的正向通态压降是必须的。然而，正向通态压降的降低又会引起动态损耗的增加。对于CAL4 F 1700V二极管，这两种功率损耗之间的平衡是通过轴向寿命及掺杂分布的优化来获得，对于在低的和高的开关频率下应用的二极管尤其如此。
CAL4 F 1700V二极管（额定电流75A）在室温（RT）和高温（Tj=150°C）下相应的通态特性曲线示于图2。CAL4 F 1700V二极管最显著的通态特性，是在电流大于50A以后所呈现的正温度系数dU/dT。由于正温度系数dU/dT的原因，当并联二极管在高功率应用（优化静态及动态功率分配）及直流（DC）高电压应用（关断期间限制动态过电压）时，这种新一代的二极管能够自动分配电流，保持平衡。
为了评价反向恢复特性，我们使用了双脉冲电流，其负载为电感。续流二极管（FWD）由通态向断态的切换，由一个与之串联的IGBT完成。CAL4 F 1700V二极管的换流dI/dt=1500 A/µs，测试结果显示为软的恢复特性（见图3）
图2 CAL4 F 1700V (75A)二极管的室温(RT)及150°C通态特性
图3 CAL 4F1700V二极管的反向恢复特性，其中dI/dt=1500 A/µs
为了论证使用新一代CAL 4F 1700V二极管的模块性能得到改善，我们计算了单个芯片所能承受的负载电流。计算依据是由静态和动态损耗而引起的芯片温度的上升，最大负载电流就是当二极管或IGBT的模拟仿真的温度超过工作温度时的负载电流。
CAL 4F 1700V二极管的增强型终端结构，使它的工作温度能够达到Top=150°C，而CAL I 1700V 和CAL HD 1700V二极管只能工作到Top=125°C。
仿真指出，动态损耗的降低与最高工作结温的提高，二者的结合，使得CAL 4F二极管的性能比CAL I 1700V和CAL HD 1700V具有显著的优势。CAL4 F 1700V二极管的电流性能分别比CAL HD 1700V 和 CAL I 1700V二极管高出27％和33％。仿真只计算到二极管的限定电流。
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