npn AlGaN/GaN HBT模型与特性分析

基于实验数据对GaN材料的少子寿命和碰撞电离率进行了建模,应用漂移-扩散传输模型开展了npnAlGaN/GaN异质结双极晶体管的特性研究,给出了器件导通电压、偏移电压和饱和电压的解析式.结果表明:实际器件导通电压、偏移电压及饱和电压较大的原因主要是高基区电阻和基区接触的非欧姆特性,为器件的工艺制造提供了理论指导.     

基于恒流源的增强型GaN动态导通电阻特性研究

动态导通电阻现象会导致GaN器件导通电阻增加,不仅会增大器件通态损耗,还会使器件温升更加显著,是限制GaN器件在高频度变换器中应用的重要因素之一。针对该现象,设计一种基于高速脉冲恒流源的动态导通电阻测试平台,并利用该平台分析了两款不同电压等级器件的导通电阻对断态电压应力、断态电压持续时间以及环境温度的影响。研究结果表明：当断态电压应力增大到两款器件各自额定电压的60%,两款器件的导通电阻分别较各自的标称值变化了15%和25%;断态电压持续时间增至100 s,两款器件的导通电阻分别较各自标称值变化了40%和81%;随着环境温度增大到125℃,两款器件的导通电阻分别较各自的标称值变化了102%和105%。GaN器件动态导通电阻现象较为显著,因此有必要在设计变换器时慎重地考虑GaN器件的工况,以保证在符合系统指标的前提下降低动态导通电阻的影响,从而提高GaN器件的效率。     

硅基GaN超级结器件研究

提出采用硅基F-离子处理技术研制硅基GaN超级结高压器件,并建立了三维电荷器件模型。实验结果表明,当栅极电压偏置于-1.25~-0.25 V时,漂移区长度为10μm的新器件其峰值跨导g m(max)出现最大值约为390 mS/mm,且较为平缓。该器件导通电阻较低,比导通电阻为0.562 5 mΩ·cm2,仅为相同漂移区长度的常规增强型GaN高压器件比导通电阻率2.25 mΩ·cm2的25%。该器件击穿特性与漂移区长度呈较好的线性关系,并在漂移区长度为15μm时,击穿电压接近硅基GaN高压器件的理想击穿电压,约为657 V,比前者器件结构的击穿电压提高了约182 V。     

低导通压降MOS控制晶闸管的研制

基于6英寸(1英寸≈2.54 cm)半导体工艺平台研制了一款低导通压降的MOS控制晶闸管(MCT)。通过对MCT正向阻断状态和导通状态的理论分析，阐述p基区结构参数影响正向阻断特性和导通特性的机理。采用Silvaco TCAD软件建立静态特性模型并进行p基区结构参数仿真设计，得到最优掺杂浓度和厚度。结合仿真结果指导工艺参数优化制备MCT芯片，并对封装后器件性能进行了测试。测试结果表明，优化后器件正向阻断电压超过1 600 V,脉冲峰值阳极电流为3 640 A,导通压降在满足2.0 V设计值的基础上降低至1.7 V,正向阻断特性和导通特性均得到提高。     

GaN基SBD功率器件研究进展

作为第三代宽禁带半导体器件,GaN基肖特基势垒二极管(SBD)功率器件具有耐高温、耐高压和导通电阻小等优良特性,在功率器件方面具有显著的优势。概述了基于功率应用的GaN SBD功率器件的研究进展。根据器件结构,介绍了基于材料特性的GaN SBD和基于AlGaN/GaN异质结界面特性的GaN异质结SBD。根据器件结构对开启电压的影响,对不同阳极结构器件进行了详细的介绍。阐述了不同的肖特基金属的电学特性和热稳定性。分析了表面处理,包括表面清洗、表面等离子体处理和表面钝化对器件漏电流的影响。介绍了终端保护技术,尤其是场板技术对击穿电压的影响。最后探讨了GaN基SBD功率器件未来的发展趋势。     

GaN HEMT电力电子器件技术研究进展

GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)器件由于其击穿场强高、导通电阻低等优越的性能,在高达650 V额定电压等级的高效、高频转换器中有着广泛的应用前景。GaN HEMT器件的特性优势与其工艺结构、材料特性密切相关。介绍了耗尽型、增强型GaN HEMT的典型器件结构,并将国内外对结构设计以及材料优化等关键技术问题的研究现状进行了综述,并概括总结了GaN HEMT的技术发展趋势和最新参数指标。     

漏压对P-GaN HEMT导通电阻和阈值电压的影响

为了研究漏极偏压变化对P-GaN器件可靠性的影响,文中对P-GaN商用器件进行漏极应力测试.通过改变漏极应力偏置电压和偏置时间,观察GaN器件导通电阻和阈值电压的变化.测试结果表明,无P-GaN漏极结构的器件导通电阻随着漏极电压变化先增大后减小,而阈值电压几乎不受影响;有P-GaN漏极结构的器件导通电阻几乎不受影响,而...     

一种具有N埋层的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管

为了进一步提高GaN HEMT器件的击穿电压,并保持低的导通电阻,文中提出了一种具有N型GaN埋层的AlGaN/GaN HEMT.该埋层通过调整器件的电场分布,降低了高场区的电场峰值,从而降低器件关断时的泄漏电流.该埋层使得栅漏之间的横向沟道电场分布更加均匀,提高了器件的击穿电压.通过Sentaurus TCAD仿真发...     

GaN功率开关器件的发展与微尺度功率变换

GaN材料具有高的击穿场强、高的载流子饱和速度和能形成高迁移率、高密度的二维电子气,使得GaN功率开关器件具有关断电压高、导通电阻小、工作频率高等特点。GaN功率开关器件将成为高效率与超高频(UHF)电力电子学发展的重要基础之一。综述了GaN功率开关器件的发展历程、现状、关键技术突破、应用研究和微功率变换集成。重点评估了常开和常关两类GaN功率开关器件的异质结外延材料的结构、器件结构优化、器件的关键工艺、增强型器件的形成技术、器件性能、可靠性、应用特点和微系统集成。最后总结了新世纪以来GaN新一代电力电子器件技术进步的亮点。     

GaN功率开关器件的发展与微尺度功率变换北大核心CSCD

GaN材料具有高的击穿场强、高的载流子饱和速度和能形成高迁移率、高密度的二维电子气,使得GaN功率开关器件具有关断电压高、导通电阻小、工作频率高等特点。GaN功率开关器件将成为高效率与超高频(UHF)电力电子学发展的重要基础之一。综述了GaN功率开关器件的发展历程、现状、关键技术突破、应用研究和微功率变换集成。重点评估了常开和常关两类GaN功率开关器件的异质结外延材料的结构、器件结构优化、器件的关键工艺、增强型器件的形成技术、器件性能、可靠性、应用特点和微系统集成。最后总结了新世纪以来GaN新一代电力电子器件技术进步的亮点。