6.5 kV SiC MOSFET的优化及开关特性

优化设计了电力系统用6.5 kV SiC MOSFET,测得该器件的导通电流为25 A,阻断电压为6 800 V,器件的巴利加优值(BFOM)达到925 MW/cm²。基于感性负载测试电路测试了器件的高压开关瞬态波形。在此基础上,借助仿真软件构建6.5 kV SiC MOSFET芯片级和器件级仿真模型,通过改变器件元胞结构、阱区掺杂浓度、栅极电阻、寄生电感等参数,研究了6.5 kV SiC MOSFET开关瞬态过程和电学振荡影响因素。结果表明,减小结型场效应晶体管(JFET)宽度有利于提高器件dV/dt能力,而源极寄生电感和栅极电阻是引起栅极电压振荡的重要因素。研究结果有助于分析研究6.5 kV SiC MOSFET在智能电网应用中的开关特性,使得基于SiC MOSFET的功率变换器系统具有更低的损耗、更高的频率和更高的可靠性。     

国产中高压抗辐照功率MOSFET单粒子效应

功率金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)空间使用时易遭受重离子轰击产生单粒子效应(单粒子烧毁和单粒子栅穿)。本文对国产新型中、高压(额定电压250 V,500 V)抗辐照功率MOSFET的单粒子辐射效应进行了研究,并采取了有针对性的加固措施,使器件的抗单粒子能力显著提升。结果表明：对250 V KW2型功率MOSFET器件进行Bi粒子辐照,在栅压等于0 V时,安全工作的漏极电压达到250 V;对500 V KW5型功率MOSFET器件进行Xe粒子辐照,在栅压等于0 V时,安全工作的漏极电压达到400 V,并且当栅压为-15 V时,安全工作的漏极电压也达到400 V,说明国产中、高压功率MOSFET器件有较好的抗单粒子能力。     

TPAK SiC车用电机控制器功率单元的并联均流设计与实现

SiC金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET)作为车用电机控制器功率单元的核心器件,其并联不均流问题是影响电机控制器安全稳定运行的关键因素。对于热增强塑料封装(TPAK)SiC MOSFET功率模块实际应用中的不均流问题,首先通过理论推导和仿真,对影响SiC并联均流的器件参数、功率回路参数、驱动回路参数进行了全面的分析总结。然后结合仿真结果对电机控制器进行均流优化设计,其中包括对TPAK SiC MOSFET进行测试、筛选和分析,减小器件参数分散性的影响;基于器件开关特性,对功率模块的驱动回路采用单驱动器多推挽结构,减小驱动回路对并联均流的影响;设计了一种叠层母排结构,在ANSYS Q3D中提取到功率回路寄生电感为9.649 nH,采用ANSYS Q3D和Simplorer进行联合双脉冲仿真,电流不均衡度小于3%。最后,进行了电机控制器样机的试制及测试,实际测试结果表明电流不均衡度小于5%,验证了在车用电机控制器应用中TPAK SiC MOSFET模块均流设计的可行性。     

槽栅型SiC MOSFET器件单粒子响应特性研究

利用TCAD Sentaurus模拟仿真软件,研究分析了三种不同结构的槽栅型1 200 V SiC MOSFET单粒子响应特性,器件包括传统单沟槽MOSFET、双沟槽MOSFET和非对称沟槽MOSFET结构。仿真结果表明,双沟槽MOSFET的抗单粒子特性优于其它两种结构器件。通过分析可知,双沟槽MOSFET结构的优越性在于有较深的源极深槽结构,有助于快速收集单粒子碰撞过程产生的载流子,从而缓解大量载流子聚集带来的内部电热集中,相比其它两种结构能有效抑制引起单粒子烧毁的反馈机制。     

不同沟道长度MOSFET的热载流子效应

对同一工艺制作的几种不同沟道长度的 MOSFET进行了沟道热载流子注入实验。研究了短沟 MOS器件的热载流子效应与沟道长度之间的关系。实验结果表明 ,沟道热载流子注入使 MOSFET的器件特性发生退变 ,退变的程度与器件的沟道长度之间有非常密切的关系。沟道长度越短器件的热载流子效应越明显 ,沟道长度较长的器件的热载流子效应很小。利用热载流子效应产生的机理分析和解释了这一现象     

一种便携式VDMOS单粒子试验测试系统

设计了一种在线测试系统,用于监测垂直双扩散金属-氧化物半导体场效应晶体管(VDMOS)器件在单粒子试验中的单粒子效应。简述了实验原理,从偏置设计与波形获取及仪器控制与远程监测多个方面详细论述了测试系统的硬件结构;给出了软件的设计流程及测试系统的操作界面。最后应用该自动测试系统开展了试验,结果表面该系统稳定可靠,便携易用。     

基于表面势的MOSFET模型

基于表面势的模型由于其本质上的优点 ,在小尺寸器件建模中日趋得到重视。文中通过对几种典型的表面势模型的分析 ,论述了基于表面势模型的建模思想、特点和在电路模拟中的优越性。分析表明 ,这是一种基于物理描述的模型 ,具有连续性、物理意义明确、结构简明等特点 ,对建立小尺寸器件整体模型非常适合和有效。     

注F短沟MOSFET的抗热载流子损伤特性

研究了用注 F工艺制作的短沟 MOSFET的热载流子效应。实验结果表明 ,在栅介质中注入适量的 F能够明显地减小由热载流子注入引起的阈电压漂移、跨导退化和输出特性的变化。分析讨论了 F的抗热载流子损伤的机理     

GaAs MESFET的热电子应力退化

进行GaAs MESFET的热电子应力试验,在24V≤VDS≤28V,-5．5≤VGS≤-4V的应力条件下,热电子效应将导致GaAs MESFET直流参数的严重退化。退化模式主要表现为饱和漏电流如s减小,跨导gn减小,夹断电压Vp增大,击穿电压增大。从微波性能方面来看,热电子效应器件的输出功率增益大幅度下降。退化机理主要是栅漏区表面及栅边缘俘获负电荷。     

宽温区MOSFET的非常数表面迁移率效应

在对硅材料基本物理参数的高温模型和宽温区 ( 2 7～ 30 0℃ ) MOSFET基本特性深入研究的基础上 ,进一步研究了宽温区 MOSFET的非常数表面迁移率效应。理论和实验研究结果表明 ,由于高温下晶格散射加剧 ,使表面纵向电场对载流子迁移率的影响减弱 ,使小尺寸 MOSFET横向电场引起的载流子饱和速度下降     

先进工艺对MOS器件总剂量辐射效应的影响

器件栅氧厚度的减小、场氧工艺的改变以及衬底材料的不同等都将导致MOS器件的总剂量辐射效应发生改变.亚阈斜率、阈值电压漂移、衬底技术和场氧抗辐射能力已经成为器件按比例缩小给器件带来冲击的最主要的四个方面.综述了上述条件、高k介质/硅系统以及选择SOI材料作为衬底材料对MOS器件总剂量辐射效应的影响.     

热载流子应力下n-MOSFET线性漏电流的退化

研究了不同沟道和栅氧化层厚度的n-M O S器件在衬底正偏压的VG=VD/2热载流子应力下,由于衬底正偏压的不同对器件线性漏电流退化的影响。实验发现衬底正偏压对沟长0.135μm,栅氧化层厚度2.5 nm器件的线性漏电流退化的影响比沟长0.25μm,栅氧化层厚度5 nm器件更强。分析结果表明,随着器件沟长继续缩短和栅氧化层减薄,由于衬底正偏置导致的阈值电压减小、增强的寄生NPN晶体管效应、沟道热电子与碰撞电离空穴复合所产生的高能光子以及热电子直接隧穿超薄栅氧化层产生的高能光子可能打断S i-S iO2界面的弱键产生界面陷阱,加速n-M O S器件线性漏电流的退化。     

宽温区MOSFET反型层载流子迁移率的模型和测定方法

首先介绍了宽温区 (2 7～ 30 0°C) MOSFET的阈值电压、泄漏电流和漏源电流的特点以及载流子迁移率的高温模型 ;进而给出了室温下 MOSFET反型层载流子迁移率的测定方法 ,最后提出了利用线性区 I- V特性方程测定宽温区 MOSFET反型层载流子迁移率的方法 ,并给出了测试结果     

MOSFET中载流子能量输运计算机辅助分析

本文提出了能量输运问题的二维MOSFET的数值模拟,其中计入了产生、复合以及载流子的温度梯度对器件特性的影响;还提出了改进的迁移率模型。对微米和亚微米MOSFET样品的模拟结果表明,本文所提出的模型和方法与实验符合得很好。     

沟槽栅低压功率MOSFET的发展（上）——减小漏源通态电阻R DS（on）

近年来，采用各种不同沟槽栅结构使低压MOSFET功率开关的性能迅速提高。本文分上、下两篇综述了这方面的新发展。上篇重点阐述了降低漏源通态电阻R DS（on)?B7矫娴募际醴⒄梗幌缕氐悴隽私档陀胖礔oM方面的技术发展。     

超薄栅介质MOSFET直接隧穿电流自洽解模型

采用自洽解方法求解一维薛定谔方程和二维泊松方程,得到电子的量子化能级和相应的浓度分布,利用MWKB方法计算电子隧穿几率,从而得到不同栅偏置下超薄栅介质MOSFET的直接隧穿电流模型。一维模拟结果与实验数据十分吻合,表明了模型的准确性和实用性。二维模拟结果表明,低栅压下,沟道边缘隧穿电流远大于沟道中心隧穿电流,沟道各处的隧穿电流均大于一维模拟结果;高栅压下,隧穿电流在沟道的分布趋于一致,且逼近一维模拟结果。