GaN基高电子迁移率晶体管(high electron mobility transistor,HEMT)器件在航天、通讯、雷达、电动汽车等领域具有广泛的应用,近年来成为电力电子器件的研究热点。在实际应用中,GaN基HEMT器件随着使用时间的延长会发生退化甚至失效的情...GaN基高电子迁移率晶体管(high electron mobility transistor,HEMT)器件在航天、通讯、雷达、电动汽车等领域具有广泛的应用,近年来成为电力电子器件的研究热点。在实际应用中,GaN基HEMT器件随着使用时间的延长会发生退化甚至失效的情况,器件的可靠性问题仍是进一步提高HEMT器件应用的绊脚石。因此,研究器件的可靠性及退化机制对于进一步优化器件性能具有极其重要的意义。将从影响器件可靠性的几个关键因素如高电场应力、高温存储、高温电场和重离子辐照等进行阐述,主要对近几年文献里报道的几种失效机制及相应的失效现象进行了综述和总结,最后讨论了进一步优化器件可靠性的措施,对进一步提高HEMT器件的应用起促进作用。展开更多
Al Ga N/Ga N高电子迁移率晶体管的栅极电容由本征电容和边缘电容组成.边缘电容分为外部边缘电容和内部边缘电容,内部边缘电容相比外部边缘电容对器件的开关转换特性更为敏感.本文基于内部边缘电容的形成机理,推导了内部边缘电容C_(ifs...Al Ga N/Ga N高电子迁移率晶体管的栅极电容由本征电容和边缘电容组成.边缘电容分为外部边缘电容和内部边缘电容,内部边缘电容相比外部边缘电容对器件的开关转换特性更为敏感.本文基于内部边缘电容的形成机理,推导了内部边缘电容C_(ifs/d)模型,进一步的分析表明,其与器件的栅极偏置强相关;基于WardDutton电荷分配原则推导了相应的本征电容模型,最后结合外部边缘电容得到了完整的栅极电容模型.由于边缘电容是由器件结构产生的寄生电容,仿真结果表明,若不考虑边缘电容的影响,栅源电容的误差可达80%以上,而栅漏电容的误差可达65%以上.因此,在高频开关应用领域,边缘电容对栅极电容的影响不可忽略.展开更多
近年来随着氮化镓器件制造工艺的迅速发展,氮化镓高电子迁移率晶体管(GaN HEMT)已经开始应用在电力电子领域。GaN HEMT以其低寄生参数、无反向恢复损耗、高开通速度等特点,可降低开关管的开关损耗。本文以600V GaN HEMT为研究对象,研究...近年来随着氮化镓器件制造工艺的迅速发展,氮化镓高电子迁移率晶体管(GaN HEMT)已经开始应用在电力电子领域。GaN HEMT以其低寄生参数、无反向恢复损耗、高开通速度等特点,可降低开关管的开关损耗。本文以600V GaN HEMT为研究对象,研究其共源共栅(Cascode)结构引起的开关动态过程及其寄生参数的影响。建立了600V GaN HEMT等效模型并详细推导了其在单相逆变器中开关管正向导通、正向关断、反向续流导通和反向续流关断四种情况的动态过程。GaN HEMT的等效电路考虑了对开关过程及开关损耗有重要影响的寄生电感和寄生电容。理论、仿真及实验证明了Cascode GaN HEMT器件中寄生电感L_(int1)、L_(int3)和L_S直接影响开关管的动态过程进而影响开关管的开关损耗。展开更多
为了减小氮化镓驱动电路高频工作时的损耗,针对共栅共源氮化镓高电子迁移率晶体管(Cascode GaN HEMT)提出一种高频谐振驱动电路,采用储能元件替代传统驱动电路中的耗能元件,电感电流为GaN器件栅极电容充/放电,有源密勒钳位电路抑制桥臂...为了减小氮化镓驱动电路高频工作时的损耗,针对共栅共源氮化镓高电子迁移率晶体管(Cascode GaN HEMT)提出一种高频谐振驱动电路,采用储能元件替代传统驱动电路中的耗能元件,电感电流为GaN器件栅极电容充/放电,有源密勒钳位电路抑制桥臂串扰。该文重点研究高频谐振驱动电路的工作模态,对电路损耗进行详细分析,给出电感取值的选取原则,并利用PSIM软件对电路进行仿真。最终搭建实验平台对电路的性能进行测试。结果表明,电感为电容充/放电提供低阻抗通路,能有效减小GaN器件驱动电路的电压振荡,明显降低驱动电路的损耗。仿真和实验同时证明了所提出的电路具有较好的性能。展开更多
文摘GaN基高电子迁移率晶体管(high electron mobility transistor,HEMT)器件在航天、通讯、雷达、电动汽车等领域具有广泛的应用,近年来成为电力电子器件的研究热点。在实际应用中,GaN基HEMT器件随着使用时间的延长会发生退化甚至失效的情况,器件的可靠性问题仍是进一步提高HEMT器件应用的绊脚石。因此,研究器件的可靠性及退化机制对于进一步优化器件性能具有极其重要的意义。将从影响器件可靠性的几个关键因素如高电场应力、高温存储、高温电场和重离子辐照等进行阐述,主要对近几年文献里报道的几种失效机制及相应的失效现象进行了综述和总结,最后讨论了进一步优化器件可靠性的措施,对进一步提高HEMT器件的应用起促进作用。
文摘Al Ga N/Ga N高电子迁移率晶体管的栅极电容由本征电容和边缘电容组成.边缘电容分为外部边缘电容和内部边缘电容,内部边缘电容相比外部边缘电容对器件的开关转换特性更为敏感.本文基于内部边缘电容的形成机理,推导了内部边缘电容C_(ifs/d)模型,进一步的分析表明,其与器件的栅极偏置强相关;基于WardDutton电荷分配原则推导了相应的本征电容模型,最后结合外部边缘电容得到了完整的栅极电容模型.由于边缘电容是由器件结构产生的寄生电容,仿真结果表明,若不考虑边缘电容的影响,栅源电容的误差可达80%以上,而栅漏电容的误差可达65%以上.因此,在高频开关应用领域,边缘电容对栅极电容的影响不可忽略.
文摘近年来随着氮化镓器件制造工艺的迅速发展,氮化镓高电子迁移率晶体管(GaN HEMT)已经开始应用在电力电子领域。GaN HEMT以其低寄生参数、无反向恢复损耗、高开通速度等特点,可降低开关管的开关损耗。本文以600V GaN HEMT为研究对象,研究其共源共栅(Cascode)结构引起的开关动态过程及其寄生参数的影响。建立了600V GaN HEMT等效模型并详细推导了其在单相逆变器中开关管正向导通、正向关断、反向续流导通和反向续流关断四种情况的动态过程。GaN HEMT的等效电路考虑了对开关过程及开关损耗有重要影响的寄生电感和寄生电容。理论、仿真及实验证明了Cascode GaN HEMT器件中寄生电感L_(int1)、L_(int3)和L_S直接影响开关管的动态过程进而影响开关管的开关损耗。
文摘为了减小氮化镓驱动电路高频工作时的损耗,针对共栅共源氮化镓高电子迁移率晶体管(Cascode GaN HEMT)提出一种高频谐振驱动电路,采用储能元件替代传统驱动电路中的耗能元件,电感电流为GaN器件栅极电容充/放电,有源密勒钳位电路抑制桥臂串扰。该文重点研究高频谐振驱动电路的工作模态,对电路损耗进行详细分析,给出电感取值的选取原则,并利用PSIM软件对电路进行仿真。最终搭建实验平台对电路的性能进行测试。结果表明,电感为电容充/放电提供低阻抗通路,能有效减小GaN器件驱动电路的电压振荡,明显降低驱动电路的损耗。仿真和实验同时证明了所提出的电路具有较好的性能。
