平面结场板结构表面场分布的二维解析

提出了基于二维泊松方程解的平面结场板结构的二维表面电场解析物理模型 .在该模型基础上 ,分析了衬底掺杂浓度、场板厚度和长度对二维表面场分布的影响 .解析预言的场分布与击穿电压的计算结果与先前的数值分析基本符合 .

终端场板结构对GaN基肖特基势垒二极管击穿电压的影响

为了提高肖特基势垒二极管(Schottky barrier diode,SBD)的击穿电压(breakdown voltage,BV),系统研究了终端场板结构的GaN-SBD。基于Silvaco TCAD软件,采用控制变量法即分别在不同场板长度(L_(FP))和绝缘层厚度(T_(FP))及GaN漂移区掺杂浓度(N_(D))条件下仿真了器件的击穿电压,通过器件表面电场分布情况确认了BV的变化趋势。结果表明:当T_(FP)=0.3μm,N_(D)=1×10^(16)cm^(-3),L_(FP)从0增加到2.0μm时,SBD的BV逐渐升高,在L_(FP)=1.6μm时达到阈值;当L_(FP)=1.6μm,N_(D)=1×10^(16)cm^(-3),T_(FP)从0.1μm增加到0.4μm,SBD的BV先上升后减小,在T_(FP)=0.3μm时达到最大值;当L_(FP)=1.6μm,T_(FP)=0.3μm,N_(D)从1×10^(16)cm^(-3)增加到1×10^(19)cm^(-3)时,SBD的BV逐渐减小。相比于传统无场板型GaN-SBD,该终端场板型GaN-SBD的BV在L_(FP)=1.6μm,T_(FP)=0.3μm,N_(D)=1×10^(16)cm^(-3)的条件下可达到840 V。研究进一步表明:通过优化器件结构,其场板效应可延伸至阳极下方的耗尽区,有效减缓了阳极边角处的电流拥挤。

具有场板结构的AlGaN/GaN HEMT的直流特性

研制成功具有场板结构的AlGaN/GaN HEMT器件,对源场板、栅场板器件的性能进行了分析.场板的引入减小了器件漏电和肖特基漏电,提高了肖特基反向击穿电压.源漏间距4μm的HEMT的击穿电压由常规器件的65V提高到100V以上,肖特基反向漏电由37μA减小到5.7μA,减小了一个量级.肖特基击穿电压由常规结构的78V提高到100V以上.另外,还初步讨论了高频特性.

场板结构浅平面结高压器件

本文采用浅平面结制作场板结构高压器件。根据二维模拟器件击穿电压分析结果选择器件参数：结深，场氧化层厚度，场板宽度和内部电极间距。实测结果，半绝缘钝化结构击穿电压的计算值与实验值相差较大，而绝缘层钝化结构的两者较接近。

钝化与场板结构对AlGaN/GaN HEMT电流崩塌的影响

由于AlGaN/GaNHEMT的几何结构以及很强的极化效应,柵漏区域的电场很大,以至于电子可以从柵隧穿到AlGaN表面.隧穿的电子在表面累积,导致柵下耗尽区的电子向漏端延伸,从而引起漏极电流的下降.文中采用应力测试方法,研究了未钝化、钝化以及场板三种结构的AlGaN/GaNHEMT的电流崩塌程度.实验结果表明,钝化隔断了电子从柵隧穿到AlGaN表面的通道,场板结构能够有效降低柵边缘电场,均减少了电子从柵隧穿到表面陷阱的几率,从而使虚柵的作用减弱,有效地抑制了电流崩塌效应.

场板结构对AlGaN/GaN HFET电场分布的影响

场板结构可以有效抑制横向型HFET器件栅极边缘的电场集边效应,降低尖峰电场峰值,从而大幅提高器件的耐压特性。利用Sentaurus TCAD工具,构建具有场板结构的HFET器件,研究了场板长度和钝化层的厚度对器件沟道电场分布的影响,归纳出场板结构设计的基本规律和一般方法。

一种具有间断场板和栅下极化层的AlGaN/GaN HEMT器件

为提高器件的击穿电压,提出了一种具有间断场板和栅下极化层结构的常开型AlGaN/GaN HEMT.分析了器件击穿电压提高的机理.优化了器件结构参数.结果表明,该常开型AlGaN/GaN HEMT的击穿电压从仅有单一场板时的1187V提升到了1573V.该新型结构能够保证AlGaN/GaN HEMT在高压条件下正常工作,极大地提高了器件的击穿性能.

L波段1500W GaN功率放大器

基于0.5μm GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)工艺对GaN芯片结构进行了改进。通过优化场板参数提高击穿电压,通过优化接地孔分布方式降低管芯热阻,设计了单指栅宽1500μm、总栅宽120 mm的改进型GaN HEMT。该芯片具有高击穿电压305 V、低热阻0.19℃/W及高功率密度15 W/mm。采用该GaN HEMT芯片设计了一款L波段功率放大器,采用预匹配技术实现功率放大器高阻抗变换比。经测试,在1.2~1.4 GHz,该功率放大器在栅极电压-1.9 V,漏极电压100 V、脉宽100μs、占空比5%的工作条件下,输出功率大于1500 W,功率增益大于15 dB,功率附加效率大于70%。

千瓦级LDMOS大功率器件研制

南京电子器件研究所采用背面源射频LDMOS器件结构，通过优化芯片纵横向结构、漂移区结构、漂移区注入、退火条件及场板结构等，突破了大功率器件散热设计、高击穿电压设计与工艺实现等技术难题，成功研制出可输出千瓦功率的LDMOS大功率器件。

GaN功率开关器件的发展与微尺度功率变换(续)

2．3大栅宽器件 大栅宽常关GaN功率开关器件的发展是走向工程应用，2009年报道了栅宽为20mm的5A／1100V常关GaN功率开关器件在升压变换器中的应用旧引，器件特点是，栅下F等离子处理工艺和栅极与源极的双场板结构。

强光一号水开关击穿性能

采用光学诊断和电磁测量相结合的方法对"强光一号"不同结构的水开关的放电特性进行研究,其中包括环-板结构、球-板结构及局部场增强球-板结构。通过理论模拟开关电场分布及"强光一号"加速器水开关击穿电压的实际测量可以分析不同结构的开关工作稳定性,结果表明:环-板结构的水开关具有最稳定的击穿特性,15发放电的时间抖动只有30 ns;局部场增强球-板结构水开关抖动60 ns;球-板结构水开关稳定性最差,抖动达到140 ns。利用纳秒时间分辨可见光分幅相机和光纤传感器对环-板型及局部场增强球-板结构水介质开关进行光学测量,得到了电流通道发展图像以及整个放电过程的光强变化信号。实验结果表明:环-板型水介质开关开始击穿时的平均场强约为190 kV/cm,同时存在多个放电通道,流注呈树枝状分布,其发展速度为几十cm/s。