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与传统的Si PiN功率二极管相比,4H-SiC PiN功率二极管在击穿电压、开关速度、电流密度以及结温承受能力等方面更具有优势。然而,4H-SiC功率PiN二极管在实际应用过程中,不可避免的会经历大电流、过冲电压等工作环境,导致器件内出现微观或者宏观的损伤,进而影响器件的可靠性。近年来,SiC PiN二极管浪涌能力的相关研究成果指出:自热效应与器件的抗浪涌能力密切相关,然而并未考虑器件内部缺陷的变化对于静态电学参数以及抗浪涌电流能力的影响。本文主要针对上述问题展开研究,主要的工作内容如下:本文对本课题组研制的4H-SiC PiN二极管的浪涌电流可靠性进行研究,在室温下对器件进行单次脉冲浪涌电流实验,结果表明常温下在浪涌电流大小为17A（约6800A/cm2）时器件电学性能退化。当浪涌电流增加到20A时,导通电压从3.45V增加到4.1V,击穿电压由2400V降低到1820V。浪涌电流应力测试过程中器件短时间内处于高温大电流的工作环境,因此极易产生新的缺陷。本文首先研究了Z1/2和EH6/7两种体缺陷对器件导通特性的影响。仿真结果表明这些缺陷将充当电子和空穴的陷阱和复合中心,会降低自由载流子密度,在器件中引入了产生复合电流,导致导通特性退化。随后在JTE终端区SiC/SiO2界面处添加了界面陷阱和界面固定电荷,仿真结果表明界面处存在空穴俘获型陷阱或者带正电的固定电荷时,电场集中向JTE终端区内侧移动;界面处存在电子俘获型陷阱或者带负电的固定电荷时,电场集中向JTE终端区外侧偏移。这说明当界面处的有效电荷密度发生改变时,由于JTE有效浓度偏离了最优浓度,导致阻断特性出现退化。通过浪涌前后的C-V测试以及仿真结果可知,浪涌应力在终端区Si O2/SiC界面处引入的正电荷是导致反向击穿电压退化的原因。为了进一步解释4H-SiC PiN二极管浪涌退化机理,通过深能级瞬态谱（DLTS）对缺陷进行了定性的表征。DLTS测试结果表明:实验前器件内部存在一个缺陷能级,位于EC-0.171ev,这是阳极区表面注入的Al杂质所导致。而实验后产生了新的缺陷能级,位于EC-0.515ev,相关研究表明SiC材料内这一位置的能级是由于C空位造成的Z1/2缺陷。因此可以得出结论:浪涌电流应力诱发出了额外的Z1/2缺陷。Z1/2缺陷的存在降低了4H-SiC PiN二极管中的少子寿命,从而导致了复合电流、导通电阻以及理想因子的增大,器件正向导通特性出现退化。浪涌测试后的剖片处理发现有源区金属的损坏是SiC PiN二极管浪涌可靠性的主要限制。因此为了提高器件抗浪涌电流的能力,本文提出了将器件原来的电极材料从铝替换成导热性能更好、熔点更高的银。仿真结果表明使用银作为电极材料理论上抗浪涌电流能力会提高16.7%。第二种方案是对4H-SiC PiN二极管阳极区进行杂质补偿注入,注入后发现器件的导通特性有所改善,浪涌I-V曲线回滞减小,热功耗最高降为原来的89%,采用这种方法可以在一定程度上提高器件的抗浪涌电流能力。