基于连续双脉冲测试的GaN HEMT动态导通电阻变化及测量方法

实际应用中,GaN HEMT的动态导通电阻会随着工作电压、工作温度等因素的变化而改变,相同温度下的实际值常与静态测量结果有所差异。由于实验条件及测量方法不同,同一型号的器件往往会出现不一致的测试结果,对应用工况的设计与监测带来了困难。针对这一问题,提出了基于连续双脉冲的测试方法,并提出了一种基于差分计算的动态导通电阻提取方法,以更准确地提取器件的动态导通电阻。进一步讨论了母线电压和温度对器件动态导通电阻的影响,当母线电压增大时,GaN HEMT的动态导通电阻表现出先增大后减小的非单调的变化特性,动态导通电阻的标准值基本不随温度变化而改变。最后,探究了GaN HEMT动态导通电阻变化的机理,进一步加深了对器件动态导通电阻变化的理解。

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。

英飞凌为汽车应用推出业内导通电阻最低的80OV MOSFET OptiMOS^(TM)7

2024年4月15日,英飞凌科技股份公司推出其最新先进功率MOSFET技术——OptiMOS^(TM)780V的首款产品IAUCN08S7N013。该产品的特点包括功率密度显著提高,和采用通用且稳健的高电流SSO8 5×6mm²SMD封装。这款OptiMOS^(TM)780V产品非常适合即将推出的48V板网应用。它专为满足高要求汽车应用所需的高性能、高质量和稳健性而打造,包括电动汽车的汽车直流-直流转换器、48V电机控制(例如电动助力转向系统(EPS))、48V电池开关以及电动两轮车和三轮车等。

接地导通电阻测试仪的两种校准方法研究

接地导通电阻测试仪是一种在日常电气安全检测过程中较为常用的电气安全测试设备。介绍了国产与进口两种标准器的主要指标,阐述了这两种标准器在校准接地导通电阻测试仪时用到的方法,并给出了用两种标准器评定得到的测量不确定度,通过比较,便于计量工作者结合需求选择更合适的标准器具。

影响碳化硅光导开关最小导通电阻的因素

采用2种电阻率的钒掺杂半绝缘6H-SiC晶体制作了横向结构的碳化硅光导开关,分别加载不同的偏压、并使用不同能量的激光触发开展光电导实验。对比实验结果表明:高暗态电阻率的碳化硅光导开关耐压特性远远优于低暗态电阻率的碳化硅光导开关,耐压从4kV提高到了32kV;但高暗态电阻率的开关导通电阻也较大,导通电阻为kΩ量级,比低暗态电阻率的碳化硅光导开关的近百Ω增加了1个量级。通过激光脉冲波形与光电流脉冲波形的比较,估算出2种光导开关的载流子寿命和载流子迁移率。将这2个参数与砷化镓光导开关进行比较,推导出低的载流子迁移率是碳化硅开关导通电阻较大的主要原因。在实验和分析的基础上改进设计,研制出了工作电压超过10kV、工作电流超过90A的碳化硅光导开关。

用阱作高阻漂移区的LDMOS导通电阻的解析模型

分析了一个用阱作为耐高压漂移区的LDMOS的导通电阻,提出了带有场极板的高阻漂移区导通电阻的计算公式,改进了双扩散沟道导通电阻的计算公式.针对一个LDMOS的例子做了计算,并将其与相同参数情况下用MEDICI软件模拟的结果作了对比.结果表明两者相差仅5%,这说明所得公式可用于该类型LDMOS的分析和设计.

低压VDMOSFET导通电阻的优化设计

对低压VDMOSFET导通电阻Ron的各个构成部分进行了理论分析 ,较为详细地讨论了窗口区和多晶硅栅区的尺寸和比例对器件的导通电阻的影响 .通过这些分析和计算 ,得出了VDMOSFET单元设计的最佳原则 ,并给出了低压条件下最佳单元尺寸 .

VDMOSFET的T_(ox)与特征导通电阻R_(onA)的关系

介绍了功率VDMOSFET导通电阻的模型 ,重点讨论了栅SiO2 厚度Tox对特征导通电阻RonA的影响 ,经过大量的理论计算 ,给出了击穿电压为 2 0V时VDMOSFET的Tox与RonA的关系曲线 .

六角形单胞功率VDMOSFET特征导通电阻模型

介绍了六角形单胞功率VDMOSFET特征导通电阻的数学模型 ,计算了不同漏源击穿电压下 ,各种电阻分量在特征导通电阻中所占的比例 ,分析了阻值随电压变化的原因 .

JFET区注入对大功率VDMOS击穿电压和导通电阻的影响

研究了JFET区注入对大功率VDMOS器件击穿电压和导通电阻的影响,分析讨论了JFET区注入影响击穿电压的机理,并定量给出JFET区注入对导通电阻的影响。通过器件数值模拟优化JFET区注入剂量,并根据仿真结果改进器件设计,在满足击穿电压要求的前提下导通电阻降低了8%。

改进击穿电压和导通电阻折中性能的线性变化掺杂漂移区RESURF LDMOS晶体管

本文提出了改进击穿电压和导通电阻折中性能的线性变化掺杂漂移区RESURFLDMOS晶体管新结构 .用二维器件软件MEDICI对具有线性变化掺杂漂移区的RESURFLDMOS晶体管的性能进行了数值分析并由实验对其结果进行了验证 .结果表明 :在相同的漂移区长度下 ,该新结构较之于优化的常规RESURFLDMOS晶体管 ,它的击穿电压可由 178V提高到 2 34V ,增加了 1 5倍 ,而比导通电阻却从 7 7mΩ·cm2 下降到 5mΩ·cm2 ,减小了 30 % ,显示了很好的击穿电压和导通电阻折中性能 .

沟槽栅功率MOSFET导通电阻的模拟研究

为了进一步降低沟槽栅功率MOS器件的导通电阻,提出了一种改进的trench MOSFET结构.借助成熟的器件仿真方法,详细分析了外延层杂质掺杂对器件导通电阻和击穿电压的影响,通过对常规trench MOSFET和这种改进的结构进行仿真和比较,得出了击穿电压和导通电阻折中效果较好的一组器件参数.模拟结果表明,在击穿电压基本相当的情况下,新结构的导通电阻较之于常规结构降低了18.8%.

一种新型的低导通电阻折叠硅SOI LDMOS

提出了一种具有折叠硅表面SOI-LDMOS(FSOI-LDMOS)新结构.它是将硅表面从沟道到漏端的导电层刻蚀成相互排列的折叠状,且将栅电极在较薄的场氧化层上一直扩展到漏端.由于扩展栅电极的电场调制作用使FSOI-LDMOS在比一般SOI-LDMOS浓度高的漂移区表面,包括折叠硅槽侧面形成多数载流子积累,积累的多数载流子大大降低了漂移区的导通电阻.并且沟道反型层浓度基于折叠的硅表面而双倍增加,沟道导通电阻降低.通过三维仿真软件ISE分析,这种结构可以在低于40V左右的击穿电压下,获得超低的比导通电阻.

条形栅VDMOS特征导通电阻的物理模型

详细地介绍了一种新型实用的VDMOSET特征导通电阻的物理解析模型.该模型不仅物理概念清晰,有利于定型指导器件的研制和生产,而且简单、实用.

MTM非晶硅反熔丝导通电阻

分析了现场可编程门阵列(FPGA)和可编程存储器(PROM)中广泛使用的MTM(metal-to-metal)反熔丝结构,测量了决定FPGA和PROM传输延迟的反熔丝编程后导通电阻,给出了编程电流对导通电阻的决定规律.结合MTM非晶硅反熔丝的特征电压模型,确定了TiN/α-Si/TiN结构反熔丝的特征电压值.对大量样品的实际测量结果,并且对实验数据进行拟合,实验结果表明,实验特征电压值接近模型理论值,可通过控制编程电流对编程后电阻的进行调控.

低导通电阻4H-SiC光导开关

研制了以4H-SiC为基底材料的同面型光导开关,研究了磷离子注入对器件性能的影响。测试结果表明,采用磷离子注入能够有效降低电极处的体电阻,光导开关单位电极间隙的最小导通电阻为3.17!/mm。实验研究了偏置电压和光脉冲能量对导通电阻的影响,在偏置电压10kV、光能量为30.5mJ的条件下,器件的输出功率超过2.0 MW。结果表明,研制的开关具有输出波形稳定、抖动小、功率大等特点。

基于漏区边界曲率分析的射频RESURF LDMOS耐压与导通电阻优化

分析了漏区边界曲率半径与射频RESURFLDMOS击穿电压的关系,指出漏区边界的弯曲对RESURF技术的效果具有强化作用.理论分析与模拟结果表明,满足RESURF条件时,提高漂移区掺杂浓度或掺杂深度的同时相应减小漏区边界的曲率半径,可以在维持击穿电压不变的前提下,明显降低导通电阻.

CoolMOS导通电阻分析及与VDMOS的比较

为了克服传统功率MOS导通电阻与击穿电压之间的矛盾,提出了一种新的理想器件结构,称为超级结器件或CoolMOS,CoolMOS由一系列的P型和N型半导体薄层交替排列组成。在截止态时,由于p型和n型层中的耗尽区电场产生相互补偿效应,使p型和n型层的掺杂浓度可以做的很高而不会引起器件击穿电压的下降。导通时,这种高浓度的掺杂使器件的导通电阻明显降低。由于CoolMOS的这种独特器件结构,使它的电性能优于传统功率MOS。本文对CoolMOS导通电阻与击穿电压关系的理论计算表明,对CoolMOS横向器件:Ron.A=C.V2B,对纵向器件:Ron.A=C.VB,与纵向DMOS导通电阻与击穿电压之间Ron.A=C.V2B.5的关系相比,CoolMOS的导通电阻降低了约两个数量级。

多场极板LEDMOS表面电场和导通电阻研究

研究了常规LEDM O S,带有两块多晶硅场极板LEDM O S以及带有两块多晶硅场极板和一块铝场极板的LEDM O S表面电场分布情况,重点研究了多块场极板在不同的外加电压下,三种LEDM O S的表面峰值电场和导通电阻的变化情况。模拟结果和流水实验结果都表明:多块场极板是提高LEDM O S击穿电压的一种有效方法,而且场极板对导通电阻的影响很小。研究结果还表明:由于金属铝引线下面的氧化层很厚,所以铝引线几乎不会影响到LEDM O S的击穿特性。

功率场效应晶体管VDMOS导通电阻的优化

本文对大功率场效应晶体管VDMOS器件的导通电阻与单元结构的参数进行了研究,重点讨论了栅宽、外延层厚度和浓度与导通电阻的关系,计算出的I-V曲线随单元结构参数的不同有明显的改变,为实际研制工作提供了依据。