基于红外测温的GaN HEMT器件结构函数法热阻测量

为了准确的测量GaN HEMT的热阻参数,在两种不同的管壳接触热阻条件下,利用经过改进的显微红外热像仪测量了GaN HEMT的降温曲线。采用结构函数算法对两种降温曲线进行分析,得到了反映器件各层材料热阻的积分结构函数曲线。当管壳接触层由空气变化为导热硅脂时,积分结构函数曲线发生了变化。通过结构函数曲线能够明确区分被测件不同层的热阻。可以将被测件的分成6层结构,与器件真实结构基本一致。     

小尺寸栅极HEMT器件结温测量

用现有的红外法测量的GaN基HEMT器件结温,比实际最高温度点的温度低.而用喇曼法测量结温对设备要求高且不易于操作.针对现有技术对GaN基HEMT器件结温的测量存在一定困难的问题,设计了一款HEMT器件匹配电路.利用红外热像仪测量HEMT器件的结温升高,并结合物理数值模拟仿真,提出一种小尺寸栅极结温升高测量方法.结果表明,建立正确的仿真模型,可以得到不同栅极长度范围内的温度.通过这种方法可以测量出更接近实际的结温,为之后研究加载功率与壳温对AlGaN/GaN HEMT器件热阻的影响奠定了理论基础,并且为实际工作中热特性研究提供了参考依据.     

基于结构函数的功率VDMOS器件热特性分析

基于结构函数理论,运用改进电学测试法,对同一器件管壳与基板间的不同界面进行研究,发现其积分结构函数曲线发生了分离;通过该分离点确定器件稳态结壳热阻值,获得了器件内部各结构层的热阻分布.比较测试结果与理论值,两者基本一致.该测试方法简单、方便,比传统热阻测试法准确且重复性好.对比了采用不同封装工艺的器件的微分结构函数,观察发现,其峰值位置发生了偏移;进一步的超声波扫描证实了偏移的原因是存在焊料层空洞,提出了相应的改善措施.研究表明,利用结构函数理论分析功率VDMOS器件热特性是一种准确而可靠的方法.     

功率MOSFET器件稳态热阻测试原理及影响因素

热阻值是评判功率MOSFET器件热性能优劣的重要参数,因此热阻测试至关重要。通过对红外线扫描、液晶示温法、标准电学法3种热阻测试方法比较其优缺点,总结出标准电学法测试比较适合MOSFET热阻测试。在此基础上依据热阻测试系统Phase11,阐述功率MOSFET热阻测试原理,并着重通过实例对标准电学法测试热阻的影响因素测试电流Im、校准系数K、参考结温Tj以及测试夹具进行了具体分析,总结出减少热阻测试误差的方法,为热阻的精确测试以及器件测试标准的制定提供依据。     

热阻降低39.5%的4英寸金刚石基GaN HEMT工艺

散热问题是制约GaN大功率器件应用的瓶颈,为解决这个问题,研究人员将注意力集中到金刚石上的GaN结构(金刚石基GaN)。研发了一种将4英寸(1英寸=2.54 cm)GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)转移到金刚石上来提高散热效率的工艺技术。首先采用GaN HEMT标准工艺制备GaN器件,然后将衬底进行剥离去除,接着将纳米级粘接层沉积到GaN和多晶金刚石的表面,最后通过4英寸晶圆级键合工艺,将去除衬底的GaN HEMT转移到金刚石上。测试结果显示,转移后的GaN HEMT的热阻较转移前热阻降低了39.5%,6.5 W总耗散功率下GaN HEMT的结温降低了33.77℃。而且,在48 V下对转移后的GaN HEMT进行了测试,结果表明,栅源电压1 V下漏极电流密度为0.93 A/mm,频率3.5 GHz下输出功率密度达到10.45 W/mm,功率附加效率(PAE)为51%,增益为13.9 dB。     

器件热阻随测试结温变化规律研究

为探究半导体分立器件电学法热阻测试时器件结温与热阻的变化规律,开展了基于热阻测试实验分析。详细介绍了热阻测试程序和典型热阻测试电路,并对4款典型VDMOS器件开展热阻测试,结合器件结构特性、热响应曲线和微观导热理论中声子导热系数与温度关系,研究获得器件热阻与结温的变化规律。通过热阻与结温的正相关性规律,有效提升器件在老炼和实际工况下结温计算的准确性。     

GaN HEMT器件稳态热特性试验研究

大功率GaN HEMT器件在工作时较高的热流密度引发器件高温,而高温会显著影响器件性能及可靠性.从不同器件结构设计出发,结合器件热量传递理论,建立了器件热阻模型;采用高速红外热像仪试验分析了器件结构对GaN HEMT器件稳态热特性的影响,定量给出了不同总栅宽、不同单指栅宽、不同栅间距在不同功率密度下的稳态温升.相关结果...     

IGBT结-壳热阻测量的影响因素

一般认为结-壳热阻是绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的固有属性,是一个由封装材料和尺寸决定的定值。首先通过理论分析揭示了结-壳热阻具有随测试条件改变而变化的特性,然后基于有限元仿真,分别研究了不同测试条件对采用热电偶法和瞬态双界面法测得结-壳热阻的影响,并对实际测试中可能产生的测量误差进行了分析和讨论。结果表明,虽然结-壳热阻会受到测试条件的影响,包括发热功率、散热器性能和热界面材料性能等,但这些测试条件对结-壳热阻的影响非常小,几乎可以忽略。相比之下,实际测试中器件的结温、壳温和发热功率等物理量的测量误差对测量结果的影响更加显著。该研究结果可以对IGBT结-壳热阻的精确测量及公平对比起到参考作用。     

基于结构函数的大功率整流管封装内部热阻分析

在对大功率整流管(以下简称器件)进行瞬态热阻抗测试的基础上,基于结构函数分析技术建立器件由热阻、热容组成的RC热模型,并结合器件的封装结构对其内部热阻进行分析,得到了器件各层材料的内部热阻分别为:芯片0.12℃/W、焊接层0.18℃/W、绝缘层0.21℃/W、管座0.67℃/W。研究表明,利用结构函数分析大功率整流管内部热阻是一种可靠、有效的方法,对于器件封装结构的热设计具有重要意义。     

AlGaN/GaN HEMT器件的光电特性研究

本文采用Silvaco TCAD软件在海威华芯0.25μm AlGaN/GaN HEMT工艺和设计规则下建立了AlGaN/GaN HEMT的二维仿真模型,对AlGaN/GaN HEMT器件在有/无光照条件下进行了击穿特性的仿真和研究,结果表明器件的光电流可以达到暗电流的4000倍以上;采用脉冲响应法对AlGaN/GaN HEMT器件进行了光电响应速度的仿真,结果表明该器件可实现580Hz光脉冲到电脉冲的转换。因此,本文研究的常规非光电工艺AlGaN/GaN HEMT器件可以用来制作具有内部增益的雪崩型紫外光电探测器。     

GaN HEMT器件封装技术研究进展

GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)器件由于其宽禁带材料的独特性能,相比硅功率器件具有击穿场强高、导通电阻低、转换速度快等优势,在智能家电、交直流转换器、光伏逆变器以及电动汽车等领域有着广泛的应用前景.但GaN HEMT器件的高功率密度和高频工作特性,给器件封装带来了极大挑战,要使其出色性能得以充分发挥,其封装结构、材...     

半导体功率发光二极管温升和热阻的测量及研究

通过电学测量方法得到了半导体功率发光二极管温升与热阻的加热响应曲线.曲线出现一个或多个台阶,反映了其内部的热阻构成与器件物理结构.同时采用遮光法对器件温升及热阻进行了修正.还应用瞬态加热响应原理对功率管的封装结构进行了监测.     

氮化镓HEMT器件辐射效应综述

在高频、大功率、高温、高压等领域,氮化镓高电子迁移率晶体管(HEMT)器件因其优异的耐辐射性能而被广泛地应用于卫星、太空探测、核反应堆等领域。尽管从理论和一些试验研究中可以得知,氮化镓材料具有良好的耐辐射特性,但在实际应用中,因其制作工艺及结构等因素的影响,氮化镓HEMT器件的耐辐射特性受到了很大的影响和挑战。本文介绍了氮化镓HEMT器件几种辐射效应,并对氮化镓HEMT器件辐射的研究进行了综述。     

多发光区大功率激光器的热特性分析

通过电学温敏参数法测得多发光区大功率激光器瞬态加热响应曲线,利用结构函数法给出了多发光区激光器热阻构成,分析了多发光区激光器热特性。通过串并联热阻网络模型刻画了单发光区、两发光区、四发光区激光器的热阻构成,给出了激光器芯片热阻与发光区个数之间的定量关系。实验结果表明,不同发光区激光器的芯片级热阻随着发光区数量的增加成比例减小,而封装级热阻不变,这对激光器热设计提供了重要的参考准则。     

LED导热胶片性能研究与评估

大功率LED器件的基座与散热基板之间的接触热阻会阻碍其芯片PN结与散热基板之间的热传导,从而影响到器件的光、色、电性能及寿命。导热胶片用于填充材料界面之间接合或接触时产生的微空隙及表面凹凸不平的孔洞,是减小接触热阻、降低芯片PN结温度的有效手段。文章主要通过测定热阻值来开展对导热胶片在实际应用中导热性能的研究。通过阻容...     

基于76.2 mm圆片工艺的GaN HEMT可靠性评估

报道了利用76.2 mm圆片工艺实现了SiC衬底GaN HEMT微波功率管的研制,并对其进行了多项试验以评估其可靠性.器件工艺中通过引入难熔金属作器件肖特基势垒,有效提高了GaN HEMT器件肖特基势垒的热稳定性,经过500℃高温处理30 s后器件肖特基特性依然保持稳定.随后的高温工作寿命试验表明,该GaNHEMT能够...     

AlGaN/GaN界面特性研究进展

GaN是一种宽禁带半导体材料,由于具有优越的热稳定性和化学稳定性,使这种材料和与其相关的器件可以工作在高温和恶劣的环境中,并可用于大功率微波器件。本文主要介绍AlGaN/GaN有关界面特性,该特性反映了纵向纳米尺度下的能带特性;从AlGaN/GaNHEMT设计出发,给出了材料性质和结构参数对AlGaN/GaN异质结二维电子气特性影响的研究结果;讨论了AlGaN/GaN界面2DEG载流子的输运性质;分析了材料缺陷对AlGaN/GaN界面2DEG性质的影响;指出了有待研究的问题和方向。