界面陷阱分布对SiC MOSFET准静态C-V特性的影响

为了分析4H-SiC/SiO_(2)固定电荷和界面陷阱对MOSFET准静态电容-电压(C-V)特性曲线的影响机制,对不同栅氧氮退火条件下的n沟道4H-SiC双注入MOSFET(DIMOSFET)进行了氧化层中可动离子、界面陷阱分布和准静态C-V特性曲线的测试,并结合仿真探讨了测试频率、固定电荷、4H-SiC/SiO_(2)界面陷阱分布对准静态C-V特性曲线的影响。实验和仿真结果表明:电子和空穴界面陷阱分别影响准静态C-V曲线的右半部分和左半部分;界面陷阱的E0、Es、N0(E0为陷阱能级中心与导带底能级或价带顶能级之差,Es为陷阱能级分布的宽度,N0为陷阱能级分布的密度峰值)对准静态C-V曲线的影响是综合的;当E0为0 eV,Es为0.2 eV,电子和空穴捕获截面均为1×10^(-18) cm^(2),电子和空穴界面陷阱的N0分别为5×10^(12) eV^(-1)·cm^(-2)和2×10^(12) eV^(-1)·cm^(-2)时,4H-SiC DIMOSFET准静态C-V仿真曲线和实测曲线相近。

6H-SiC埋沟MOSFET的C-V解析模型研究

研究了6H-SiC埋沟MOSFET器件的电容-电压特性,建立了解析模型。具体分析了埋沟MOSFET各种工作模式下的电容与栅电压之间的关系,考虑了SiO2/SiC界面态及pn结对电容-电压特性的影响。对模型进行了仿真分析验证,结果表明:在假设界面态密度分布均匀条件下,由于对界面态做了简化处理,因而在耗尽模式及夹断模式下的C-V特性计算结果与实验结果有所差异。

6H-SiC埋沟MOSFET的C-V特性研究

研究了6H-SiC埋沟MOSFET器件的电容-电压解析模型,分析了埋沟MOSFET各种工作模式下的电容与电压之间的关系。在建模过程中考虑了SiO2/SiC界面态及PN结的影响,并仿真分析了耗尽模式、夹断模式下器件总的C-V特性的模型。由于在假设界面态密度分布均匀条件下,对界面态做了简化处理,因而计算结果与实验结果有所差异。

亚100nm体硅MOSFET集约I-V模型

利用“局域化”的概念和二维泊松方程的解析解,建立了沟道方向上二维量子效应对阈电压的修正模型.基于密度梯度理论,建立了多晶硅栅内量子效应对阈电压的修正模型.在此基础上,结合弹道理论,开发了一个适用于亚100nm MOSFET的集约I V模型.通过与 TSMC提供的沟长为 45nm实际器件测试结果[1],以及与三组亚100nm MOSFET的数值模拟结果的比较,证明了该模型具有良好的精度(平均误差小于8%)和可延伸性.

3300 V全SiC MOSFET功率器件开关特性研究

为更好地发挥全SiC器件的开关速度快、损耗低等优势,研究了某款3300 V全SiC MOSFET器件的开关特性。首先,通过理论分析阐述了开关变化过程,并给出了可量化的计算方法;其次,从驱动电阻、结温、回路杂散电感等方面探寻了开关特性变化的规律;最后,在样机上进行了验证。结果表明,文章中所述优化开关特性的方法对全SiC逆变器的工程应用有一定的指导意义。

阻抗分析仪测量功率MOSFET器件栅极分离电容C-V特性的误差分析及调控方法

功率MOSFET器件栅极分离电容C-V特性(C_(GS)-V_(G)、C_(GD)-V_(G))的准确测量对于器件的建模及栅氧可靠性的评估十分重要。阻抗分析仪是测量C_(GS)-V_(G)、C_(GD)-V_(G)的关键设备。在利用阻抗分析仪测量三端器件的某个参数时,需对非测量的第三端进行屏蔽以消除其引入的并联阻抗误差。而功率MOSFET器件在栅压超过阈值电压时呈导通态,影响测量电路拓扑,进而引入其他测量误差。该文针对阻抗分析仪测量功率MOSFET器件的C_(GS)-V_(G)、C_(GD)-V_(G)进行详细的误差分析,揭示测量误差产生的原因;建立测量的等效电路,给出测量误差的解析表达式;结合实验和数值分析量化误差分析,验证了等效电路模型的有效性;最后,提出三种可实现C-V特性准确测量的调控方法并予以实验验证。结果表明,测量误差发生在器件导通后,此时器件漏源极间由电容态转变为低阻态,屏蔽端的寄生电感(L_(5))与自动平衡电桥的等效输入阻抗(L_(3))分流,引入误差。当L_(3)和L_(5)满足一定的匹配关系时,可实现不同频率下的准确测量。

非分段GaN HEMT EF2类功率放大器理论研究

目前,增强型氮化镓高电子迁移率晶体管(GaN HEMT)的仿真模型存在仿真时间长、复杂度高且收敛性不好等问题。为了解决GaN HEMT器件在电力电子电路中仿真收敛性和准确性差的问题,提出一种非分段的GaN HEMT SPICE模型。使用非分段连续方程对GaN HEMT器件的静态和动态特性进行建模;再对GaN HEMT的输出特性进行仿真,并与Si MOSFET的仿真结果进行对比。仿真结果表明,所提模型的收敛性较好,收敛速度快,有较高的准确性。另外,将此模型应用于EF2类功率放大器中,研究该模型对传输效率的影响。仿真结果进一步表明:该模型具有良好的收敛性;且当开关频率为10~20 MHz,输入功率为75 W时,输出功率可达73 W,传输效率为95%,这也证明了GaN HEMT器件可以提高EF2类功率放大器的传输效率。

注氟MOSFET电离辐射响应特性

对氢氧合成栅氧化后注F的MOSFET进行了γ射线辐照试验,分析了不同注F剂量的MOSFET电离辐射响应特性。结果表明,在1×10^(15)～1×10^(16)F/cm^2F注量范围内,注F能够明显抑制辐射感生氧化物电荷和界面态的增长,且F注量越高,抑制能力越强,F的注入能减少工艺过程所带来的氧化物电荷和界面态。用Si一F结键替代其它在辐射过程中易成为电荷陷阱的应力键模型对实验结果进行了讨论。可以预测,F在Si/SiO_2界面附近和SiO_2中的行为直接与MOS结构的辐射响应相对应,而F的行为依赖于注F工艺条件。

双极晶体管导通状态对功率纵向双扩散MOSFET静态电流-电压特性的影响

通过对VDMOS结构器件测量的I—V特性和模拟结果的分析 ,发现在此结构中 ,寄生的双极管对器件性能具有不良影响 .可以来用一种新型的具有浅扩散p+区的自对准VDMOS结构 ,以完全消除寄生的BJT导通机制 。

24V直流电机控制系统的设计

在PWM直流调速原理的基础上,设计了一种基于PIC16F690单片机和MOSFET的24 V直流无刷电机驱动器。介绍了以PIC16F690单片机为核心的控制系统实现方法,给出了设计的总体框图,部分硬件电路和控制软件流程图。该驱动器现已投入生产,经实际应用表明,该设计具有结构简单、精确、高效等特点,能够满足实际工程应用的要求。

浅谈大功率MOSFET管在调频发射机中的应用

在无线电领域、高速大功率MOSFET是取代电子管的理想器件,它不需要高压,耗电低。目前我台有些设备应用了V-MOSFET器件、它的应用确保了我台的安全优质播出。

两种注F层面的PMOSFET电离辐射响应特性

报道了栅氧化淀积多晶硅前后分别注入43keVF离子的Si栅P沟MOSFET电离辐射响应关系。结果发现,多晶硅面注F具有较强的抑制辐射感生阈电压漂移,控制氧化物电荷和界面态生长的能力。用多晶硅面注F带入栅介质较少注入缺陷和较多替代辐射敏感应力键的F离子模型对实验结果进行了讨论。

基于平均迁移率模型的SiC埋沟MOSFET Ⅰ-Ⅴ特性

提出了一种SiC隐埋沟道MOSFET平均迁移率模型,并在此基础上对器件I-V特性进行了研究。采用一个随栅压变化的平均电容公式,并用一个简单的解析表达式来描述沟道平均迁移率随栅压的变化关系。计算漏电流时考虑了埋沟器件的三种工作模式,推出了各种工作模式下的漏电流表达式,并用实验值对模型进行了验证。

栅氧化方式对注F MOSFET电离辐射效应的影响

对氢氧合成和干氧栅氧化后注Ｆ的Ｐ沟ＭＯＳＦＥＴ和Ｎ沟ＭＯＳＦＥＴ进行了γ射线辐照试验，比较了两种栅介质注Ｆ的电离辐射响应特性。研究表明，氢氧合成栅氧化后注Ｆ的ＭＯＳＦＥＴ具有较强的抑制辐射感生氧化物电荷和界面态生长的能力。用一个新的模型对实验结果进行了讨论，该新模型中用Ｓｉ—Ｆ结键替代其它在辐射场中易成为电荷陷阱的应力键，并考虑到不同氧化方式导致栅介质本身具有的电子陷阱数、空穴迁移率和氧化时所引入缺陷量的差异。

RG-MOSFET的I_(DS)特性分析

以普通长沟道MOSFET的电流模型为基础，推导出RG—MOSFET一级近似下电流模型的解析表达式，并对其物理机制进行了较详细的分析讨论。

低米勒电容超结MOSFET开关过程及反向恢复性能仿真研究

针对超结场效应晶体管(SJ-MOSFET),利用工艺仿真建立多次外延离子注入和深槽刻蚀2种不同P柱形貌的器件结构,对比研究了不同工艺、不同栅极结构SJ-MOS的静态特性差异,并与实测数据对比,验证建立模型的正确性。从空间电荷区不均匀拓展的角度,分析不同工艺路线器件的C-V特性测试中"电容转折"现象的微观机理。研究了感性负载下SJ-MOSFET开关过程中栅极电压、漏极电流、漏源极电压随时间变化关系,并搭建寄生体二极管反向恢复测试平台,探究了不同工艺对于反向恢复电荷、峰值电流等参数的影响。研究内容可指导器件设计,提高功率半导体器件在机车应用场景中的匹配度。

SOI MOSFET背栅总剂量辐射效应电流模型

基于SOI CMOS技术的抗辐射电路设计存在开发周期长、测试费用昂贵的问题。针对这一难点,本文通过对总剂量辐射效应机理的分析,提出了一种背栅总剂量效应电流模型。模型验证结果表明,该背栅总剂量模型仿真结果能高度吻合测试结果,模型能够给电路设计者提供可靠的仿真结果,缩短抗辐射电路开发周期,具有实用意义。

MOSFET器件质量与可靠性的互补表征体系研究

尺寸缩小效应会导致金属-氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET)的性能变化,引发质量与可靠性等问题,进而制约微电子器件性能和使用寿命。对插入厚度为5 nm的Al_(2)O_(3)帽层结构的nMOSFET器件进行电学性能和低频噪声性能测试,并提取了阈值电压、栅极关态电流、亚阈摆幅、载流子迁移率及迁移率衰减系数等参数。通过分析栅极电压噪声功率谱密度和栅极缺陷密度,建立了MOSFET器件电学表征方法和低频噪声表征方法的互补表征体系。结果表明,栅极结构中插入5 nm Al_(2)O_(3)帽层能有效地调制器件的阈值电压,关态泄漏电流密度降低了97%,器件的输出功率提高了26%;但由于Al_(2)O_(3)帽层的插入,在栅极氧化物界面处引入了陷阱,导致载流子在界面处的散射几率增大,迁移率降低了49%。

双扩散型MOSFET栅电阻测试实现与应用

功率MOSFET的开关性能主要取决于栅极和源极间的等效电阻Rg和等效电容Cgs的乘积。讲述了双扩散型MOSFET栅电阻Rg和栅电容Cgs的等效模型和构成,介绍了金属绝缘半导体结构C-V曲线及栅电阻Rg的测试方法和设备。通过选用不同的直流偏置电压、频率、信号幅值等进行测试,确定了比较合适的栅电阻Rg测试方法。栅电阻Rg测试还可以用于生产中的不良分析。

一款48 V BSG电机控制器开发与验证

针对轻型混合动力汽车开发了一款48 V带传动一体化起/发电机(BSG)电机控制器。阐述了该控制器的总体设计方案,对BSG电机控制器的结构、硬件、软件进行了分析,提出了基于功率MOSFET模块的风冷电机控制器设计方案,并对风冷散热板进行了热仿真,研究了MOSFET模块散热效果。最后,对试验样机进行了台架测试,由测试结果可以看出,所设计48 V BSG电机控制器具有良好的控制效果。