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SiC MOSFET雪崩可靠性验证实验平台研制
1
作者 刘冬 朱辰 +2 位作者 林超彪 任娜 屈万园 《实验科学与技术》 2025年第6期9-16,共8页
为满足碳化硅功率MOSFET器件雪崩鲁棒性性能评估与可靠性量化分析与测试的教学实验需求,自研SiC MOSFET可靠性验证实验平台。提出功率SiC MOFET器件驱动电路设计与应用方案,构建实验平台等效电路模型并进行参数仿真,设计、制作测试电路... 为满足碳化硅功率MOSFET器件雪崩鲁棒性性能评估与可靠性量化分析与测试的教学实验需求,自研SiC MOSFET可靠性验证实验平台。提出功率SiC MOFET器件驱动电路设计与应用方案,构建实验平台等效电路模型并进行参数仿真,设计、制作测试电路板并搭建整体实验平台。开展商用SiC MOSFET可靠性实验与研究,分析其性能失效前后的电流电压响应曲线,并研究不同感性负载对雪崩特性的影响,测试结果遵循功率MOSFET器件理论规律,验证了实验平台的可用性。该平台开放性强、功能可扩展、成本低,可用于功率器件教学实训和创新科研,为我国功率器件与芯片领域的卓越工程师培养提供试验平台。 展开更多
关键词 功率SiC MOSFET 雪崩鲁棒性 实验平台 电路设计 印制电路板
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功率晶体管从硅基到宽禁带半导体技术研究进展
2
作者 裴志军 《天津职业技术师范大学学报》 2025年第2期21-27,共7页
为实现高效电力电子系统,功率晶体管作为功率开关至关重要。理想开关特性功率晶体管的获取需要驱动功率器件在结构、物理、材料等方面的创新突破。文章在分析功率晶体管基本特性基础上,探讨了功率晶体管的技术进展,包括:功率双极晶体管(... 为实现高效电力电子系统,功率晶体管作为功率开关至关重要。理想开关特性功率晶体管的获取需要驱动功率器件在结构、物理、材料等方面的创新突破。文章在分析功率晶体管基本特性基础上,探讨了功率晶体管的技术进展,包括:功率双极晶体管(GTR)、功率MOS场效应晶体管、绝缘栅双极晶体管(IGBT),到宽禁带(WBG)功率器件,如碳化硅SiC器件、氮化镓GaN器件,以及超宽禁带(UWBG)氧化镓Ga_(2)O_(3)器件。研究表明:在功率开关应用中,宽禁带WBG器件比硅器件具有更高的效率及更卓越的功率密度优势,应用前景良好。 展开更多
关键词 功率晶体管 绝缘栅双极晶体管 宽禁带 碳化硅 氮化镓 氧化镓
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氧化镓基功率晶体管的研究进展
3
作者 张徐扬 何云龙 +6 位作者 陈谷然 邵昱 王羲琛 陆小力 郑雪峰 马晓华 郝跃 《固体电子学研究与进展》 2025年第5期1-15,共15页
氧化镓(Ga_(2)O_(3))作为一种极具发展潜力的超宽禁带半导体材料,近年来在高功率电子器件、射频功率开关及日盲紫外探测器等领域备受瞩目。其中,β相Ga_(2)O_(3)凭借其卓越的材料特性——高达8 MV·cm^(-1)的理论击穿电场强度、4.8... 氧化镓(Ga_(2)O_(3))作为一种极具发展潜力的超宽禁带半导体材料,近年来在高功率电子器件、射频功率开关及日盲紫外探测器等领域备受瞩目。其中,β相Ga_(2)O_(3)凭借其卓越的材料特性——高达8 MV·cm^(-1)的理论击穿电场强度、4.8 eV的超宽禁带宽度以及优异的巴利加优值,成为下一代功率器件的理想候选材料。聚焦当前的研究热点,重点关注了横向耗尽型晶体管、横向增强型晶体管及垂直型晶体管这三种类型。总结了三种类型器件的优缺点,并对未来的研究进行了展望,希望可以为未来Ga_(2)O_(3)基功率晶体管的设计与性能提升提供重要的参考。 展开更多
关键词 氧化镓 功率晶体管 耗尽型 增强型
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室温晶圆键合的金刚石基GaN HEMT制备与性能 被引量：1
4
作者 张栋曜 周幸叶 +3 位作者 郭红雨 余浩 吕元杰 冯志红 《半导体技术》 北大核心 2025年第5期468-472,共5页
GaN作为第三代宽禁带半导体材料,具有较大的自发极化系数和压电系数,可承受高功率密度,适用于高频、高温、大功率器件。随着GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)向小型化、大功率发展,散热问题已成为制约GaN功率器件性能提升的重要因素。高热导... GaN作为第三代宽禁带半导体材料,具有较大的自发极化系数和压电系数,可承受高功率密度,适用于高频、高温、大功率器件。随着GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)向小型化、大功率发展,散热问题已成为制约GaN功率器件性能提升的重要因素。高热导率(2000 W·m^(-1)·K^(-1))金刚石是一种极具竞争力的新型散热材料,在解决大功率器件的散热问题方面极具潜力。针对散热问题,采用室温晶圆键合工艺制备了金刚石基GaN HEMT,并对其进行了直流特性、微波功率特性和结温测试。与传统SiC基GaN HEMT相比,金刚石基GaN HEMT的漏源饱和输出电流增大了约5%,热阻从5.04 K·mm/W降低至3.78 K·mm/W,有利于提升器件性能、延长器件寿命。本文研究结果为突破GaN功率器件性能的发展瓶颈提供了实验基础。 展开更多
关键词 GAN 金刚石 微波功率 结温 散热能力
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一种集成栅电阻的高可靠性SiC功率器件研究
5
作者 臧雪 徐思晗 +2 位作者 孙相超 刘志强 邓小川 《电子与封装》 2025年第11期82-87,共6页
针对汽车主驱牵引逆变器的高功率密度应用需求,设计并制造了一种集成栅电阻的平面型1200 V SiC MOSFET。该器件导通电阻为14 mΩ,击穿电压达到1750 V,通过优化多晶硅电阻结构,实现芯片上集成5Ω栅电阻;在母线电压为800 V时,SiC MOSFET... 针对汽车主驱牵引逆变器的高功率密度应用需求,设计并制造了一种集成栅电阻的平面型1200 V SiC MOSFET。该器件导通电阻为14 mΩ,击穿电压达到1750 V,通过优化多晶硅电阻结构,实现芯片上集成5Ω栅电阻;在母线电压为800 V时,SiC MOSFET短路时间为2.7μs,短路耐量达到1.8 J。此外,器件通过了168 h高温栅偏、高温反偏等可靠性评估测试,表明该集成栅电阻的SiC MOSFET具备在极端环境下的工作能力。 展开更多
关键词 SiC MOSFET 集成栅电阻 牵引逆变器
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中高压IGBT开关特性的遗传神经网络预测 被引量：17
6
作者 陈娜 李鹏 +2 位作者 江剑 邓焰 何湘宁 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第2期239-247,254,共10页
中高压绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的开关特性在电力变换器设计、变换器性能、效率和寿命改善中至关重要。本文基于中高压功率模块离线测试平台的数据,分析了工作环境如门极电压、门极电阻、集电极电压、工作电流和器件结温等参数对IGBT... 中高压绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的开关特性在电力变换器设计、变换器性能、效率和寿命改善中至关重要。本文基于中高压功率模块离线测试平台的数据,分析了工作环境如门极电压、门极电阻、集电极电压、工作电流和器件结温等参数对IGBT在感性负载电路中开关特性的影响,对开关特性各参数建立了基于遗传算法优化的误差反向传播多层前馈神经网络模型,实现了在额定值范围内对各种环境条件下的IGBT开关特性参数如开关时间、开关损耗、最大电流尖峰和最大电压尖峰的可靠预测。 展开更多
关键词 IGBT 开关特性 遗传算法 神经网络预测
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IGBT热特性的仿真及焊料层分析 被引量：12
7
作者 张小玲 张健 +1 位作者 谢雪松 吕长志 《功能材料与器件学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第6期555-558,共4页
本文建立了一种新的IGBT三维热模型并运用基于有限元法的分析软件ANSYS软件对其热分布进行了模拟分析。结果表明由于单元的热耦合作用,原包间距在10um时比较合适;在相同的功率(P=1W)条件下,材料热导率随温度的变化导致器件的温度升高了4... 本文建立了一种新的IGBT三维热模型并运用基于有限元法的分析软件ANSYS软件对其热分布进行了模拟分析。结果表明由于单元的热耦合作用,原包间距在10um时比较合适;在相同的功率(P=1W)条件下,材料热导率随温度的变化导致器件的温度升高了4.8K;当焊料层存在空洞的情况下,器件的温度分布发生了明显的变化,比没有空洞情况下器件的上表面温度上升了24.9K。 展开更多
关键词 IGBT热模型 热分布 仿真 焊料层
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低功耗IGBT(LPL-IGBT)及其仿真 被引量：8
8
作者 吴郁 陆秀洪 +3 位作者 亢宝位 王哲 程序 高琰 《Journal of Semiconductors》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第12期1565-1571,共7页
提出了一种新结构的 IGBT,取名为低功耗 IGBT(L PL- IGBT) ,它具有离子注入形成的超薄且轻掺杂的背P型发射区 ,从而具有 NPT- IGBT的优点 ;同时具有由衬底预扩散残留层构成的 n型缓冲层 ,又具有 PT- IGBT的优点 .计算机仿真结果证明 ,... 提出了一种新结构的 IGBT,取名为低功耗 IGBT(L PL- IGBT) ,它具有离子注入形成的超薄且轻掺杂的背P型发射区 ,从而具有 NPT- IGBT的优点 ;同时具有由衬底预扩散残留层构成的 n型缓冲层 ,又具有 PT- IGBT的优点 .计算机仿真结果证明 ,它的关断损耗比 PT- IGBT和 NPT- IGBT降低一倍左右 .它的结构比 展开更多
关键词 仿真 IGBT 晶体管
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硅材料功率半导体器件结终端技术的新发展 被引量：17
9
作者 张彦飞 吴郁 +1 位作者 游雪兰 亢宝位 《电子器件》 CAS 2009年第3期538-546,共9页
综述了硅材料功率半导体器件常用结终端技术的新发展。介绍了场板、场限环、结终端延伸、横向变掺杂、深槽、超结器件的终端等一系列终端技术发展中出现的新结构、新原理和新数据,并对其优缺点与适用范围进行了说明。
关键词 功率器件 结终端 击穿电压
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内透明集电极IGBT(ITC-IGBT)与PT-IGBT、FS-IGBT的性能比较 被引量：8
10
作者 游雪兰 吴郁 +3 位作者 胡冬青 贾云鹏 张彦飞 亢宝位 《电子器件》 CAS 2009年第3期529-533,共5页
首次对600V平面型内透明集电极IGBT(ITC-IGBT)、PT-IGBT和FS-IGBT通态电压与关断能耗之间的折中曲线进行了仿真分析和比较。ITC-IGBT是在PT-IGBT结构中的p+型衬底与n型缓冲层之间加入一层厚度很薄、掺杂浓度低于p+衬底的p型内透明集电区... 首次对600V平面型内透明集电极IGBT(ITC-IGBT)、PT-IGBT和FS-IGBT通态电压与关断能耗之间的折中曲线进行了仿真分析和比较。ITC-IGBT是在PT-IGBT结构中的p+型衬底与n型缓冲层之间加入一层厚度很薄、掺杂浓度低于p+衬底的p型内透明集电区,并且在集电区之内、集电结附近设置具有很低过剩载流子寿命的载流子局域寿命控制层,从而实现透明集电极的效果。仿真结果表明,ITC-IGBT具有优良的综合性能,采用缓冲层浓度最优值的ITC-IGBT的折中曲线明显优于PT-IGBT与FS-IGBT。说明ITC-IGBT结构不仅能解决现有透明集电极IGBT超薄片加工工艺难度大的问题,还为进一步改善IGBT器件综合性能提供了新途径。 展开更多
关键词 内透明集电极 ITC-IGBT PT-IGBT FS-IGBT
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S波段系列SiC MESFET器件研制 被引量：7
11
作者 李亮 潘宏菽 +4 位作者 默江辉 陈昊 冯震 杨克武 蔡树军 《微纳电子技术》 CAS 2008年第6期322-325,333,共5页
SiC材料具有宽禁带、高电子饱和漂移速度、高击穿电压、高热导率和相对低的介电常数等优点，使SiC MESFET在微波功率等方面的应用得到了快速发展。采用国产SiC外延片，解决了欧姆接触、干法刻蚀及损伤修复等一系列工艺难题；针对不同应... SiC材料具有宽禁带、高电子饱和漂移速度、高击穿电压、高热导率和相对低的介电常数等优点，使SiC MESFET在微波功率等方面的应用得到了快速发展。采用国产SiC外延片，解决了欧姆接触、干法刻蚀及损伤修复等一系列工艺难题；针对不同应用背景，研制出总栅宽分别为1、5、15、20mm系列SiCMESFET样管。在2GHz脉冲状态下，300μs脉宽、10％占空比、20mm栅宽器件单胞输出功率超过80W，功率密度大于4W／mm；15mm栅宽器件在3．1～3．4GHZ频带脉冲功率输出超过30W。该研究结果为SiC器件的实用化奠定了基础。 展开更多
关键词 碳化硅 S波段 功率器件 金属-半导体场效应晶体管 功率密度
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SiGe HBT^(60)Coγ射线辐照效应及退火特性 被引量：4
12
作者 牛振红 郭旗 +2 位作者 任迪远 刘刚 高嵩 《Journal of Semiconductors》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第9期1608-1611,共4页
研究了国产SiGe异质结双极晶体管(HBT)60Coγ射线100Gy(Si)~10kGy(Si)总剂量辐照后的辐照效应及辐照后的退火特性.测试了辐照及退火后的直流电参数.实验结果显示,辐照后基极电流(Ib)明显增大,而集电极电流(Ic)基本不变,表明Ib的增加是... 研究了国产SiGe异质结双极晶体管(HBT)60Coγ射线100Gy(Si)~10kGy(Si)总剂量辐照后的辐照效应及辐照后的退火特性.测试了辐照及退火后的直流电参数.实验结果显示,辐照后基极电流(Ib)明显增大,而集电极电流(Ic)基本不变,表明Ib的增加是电流增益退化的主要原因.退火结果表现为电流增益(β=Ic/Ib)继续衰降,表明SiGeHBT具有“后损伤”效应.对其机理进行了探讨,结果表明其主要原因是室温退火中界面态继续增长引起的. 展开更多
关键词 SIGE异质结双极晶体管 电离辐射 退火 后损伤效应
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2.6～2.8GHz 100W硅微波脉冲功率晶体管 被引量：3
13
作者 黄雒光 赵丽华 +2 位作者 刘英坤 张鸿亮 潘茹 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2004年第12期45-47,51,共4页
研究并制造了2.6～2.8GHz输出功率100W、脉宽1μs、占空比25%、增益7dB、效率35%的硅微波脉冲功率晶体管。本文介绍了该器件的设计考虑和采用的工艺技术,给出了研制结果。
关键词 硅 微波 脉冲 功率晶体管 内匹配
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CMOS射频功率放大器高效率和高线性度研究进展 被引量：7
14
作者 林俊明 郑耀华 +1 位作者 张志浩 章国豪 《电子技术应用》 北大核心 2015年第11期17-23,共7页
CMOS工艺价格低廉且兼容基带工艺,是单片集成电路的理想材料。根据现代无线通信系统所采用的调制方式对功率放大器的性能要求,重点介绍了功率放大器的效率和线性增强技术,比较了相应技术间的优点和缺点,最后阐述包络放大器的发展趋势及... CMOS工艺价格低廉且兼容基带工艺,是单片集成电路的理想材料。根据现代无线通信系统所采用的调制方式对功率放大器的性能要求,重点介绍了功率放大器的效率和线性增强技术,比较了相应技术间的优点和缺点,最后阐述包络放大器的发展趋势及其在LTE(4G)的应用。 展开更多
关键词 功率放大器 效率 线性度 LTE CMOS 包络跟综
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低压VDMOSFET导通电阻的优化设计 被引量：5
15
作者 赵野 张颖 +1 位作者 高嵩 石广元 《辽宁大学学报（自然科学版）》 CAS 2001年第3期247-252,共6页
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 .
关键词 单胞尺寸 特征电阻 VDMOSFET 优化设计 集成电路 导通电阻
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X波段400 W GaN内匹配功率管 被引量：6
16
作者 唐世军 顾黎明 +1 位作者 陈韬 彭劲松 《固体电子学研究与进展》 CAS CSCD 北大核心 2018年第4期235-238,250,共5页
报道了X波段脉冲输出功率超过400 W的GaN HEMT内匹配功率管。该器件内部包含了4只14.4mm栅宽GaN HEMT管芯。输入输出同时采用了一级L-C阻抗变换和两级微带阻抗变换器。该器件在9.0~10.0GHz频带内,在漏极电压为50V、脉冲宽度100μs、占空... 报道了X波段脉冲输出功率超过400 W的GaN HEMT内匹配功率管。该器件内部包含了4只14.4mm栅宽GaN HEMT管芯。输入输出同时采用了一级L-C阻抗变换和两级微带阻抗变换器。该器件在9.0~10.0GHz频带内,在漏极电压为50V、脉冲宽度100μs、占空比10%测试条件下,输出功率达到了400 W以上,功率增益大于9dB,附加效率高于37.7%,带内峰值输出功率450 W。 展开更多
关键词 氮化镓 高电子迁移率晶体管 内匹配功率管 X波段
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质子辐照对场板AlGaN/GaN HEMT器件电特性的影响 被引量：2
17
作者 谷文萍 张林 +4 位作者 杨鑫 全思 徐小波 杨丽媛 刘盼芝 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期1445-1449,共5页
分别采用3Me V和10Me V的质子对Ga N基HEMT(High Electron Mobility Transistor)器件进行辐照.实验发现:低注量辐照引起了体材料载流子浓度增加,高注量辐照引起了HEMT器件漏电流下降,跨导减小,阈值电压显著退化的结果.通过分析发现辐射... 分别采用3Me V和10Me V的质子对Ga N基HEMT(High Electron Mobility Transistor)器件进行辐照.实验发现:低注量辐照引起了体材料载流子浓度增加,高注量辐照引起了HEMT器件漏电流下降,跨导减小,阈值电压显著退化的结果.通过分析发现辐射感生受主缺陷引起的2DEG浓度降低是上述器件退化的主要原因.此外基于实验结果,采用辐射感生受主缺陷退化模型仿真并计算了HEMT器件主要参数随受主浓度的退化规律,仿真结果与实验结果有较好的一致性.本文实验结果也表明场板结构和Si N钝化层有效地阻止了电子陷落在表面态中,屏蔽了绝大部分的辐照损伤,是很有效的辐射加固手段. 展开更多
关键词 ALGAN/GAN HEMT 质子辐照 辐射感生受主缺陷 辐射加固
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硅/硅直接键合(SDB)平面型高反压大功率晶体管研究 被引量：4
18
作者 詹娟 刘光廷 孔德平 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 1990年第5期48-50,47,共4页
本文介绍了近年新发展起来的硅片直接键合(SDB)技术,并利用该技术制造了性能良好的平面型高反压大功率晶体管,SDB技术比起常规的三重扩散和厚外延两种技术具有更吸引人的长处:①温度低、时间短;②高阻区厚度任意选择;③高阻区掺杂浓度... 本文介绍了近年新发展起来的硅片直接键合(SDB)技术,并利用该技术制造了性能良好的平面型高反压大功率晶体管,SDB技术比起常规的三重扩散和厚外延两种技术具有更吸引人的长处:①温度低、时间短;②高阻区厚度任意选择;③高阻区掺杂浓度也可以任意选择(由任意选择晶片电阻率而定)。 展开更多
关键词 功率晶体管 直接键合 SDB 硅/硅
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600　MHz　150W硅脉冲功率晶体管 被引量：3
19
作者 王因生 陈正东 +6 位作者 张树丹 谭卫东 郑承志 刘六亭 康小虎 周德红 陈统华 《固体电子学研究与进展》 CAS CSCD 北大核心 1994年第2期193-193,共1页
６００ＭＨｚ１５０Ｗ硅脉冲功率晶体管王因生，陈正东，张树丹，谭卫东，郑承志，刘六亭，康小虎，周德红，陈统华（南京电子器件研究所，２１００１６）Ａ６００ＭＨｚ１５０ＷＳｉｌｉｃｏｎＢｉｐｏｌａｒＰｕｌｓｅｄＰｏｗｅｒＴ... ６００ＭＨｚ１５０Ｗ硅脉冲功率晶体管王因生，陈正东，张树丹，谭卫东，郑承志，刘六亭，康小虎，周德红，陈统华（南京电子器件研究所，２１００１６）Ａ６００ＭＨｚ１５０ＷＳｉｌｉｃｏｎＢｉｐｏｌａｒＰｕｌｓｅｄＰｏｗｅｒＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ￥ＷａｎｇＹｉｎ... 展开更多
关键词 功率晶体管 硅 脉冲
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高频大功率Si_(1-x)Ge_x/Si HBT研究进展 被引量：3
20
作者 薛春来 成步文 +1 位作者 姚飞 王启明 《微纳电子技术》 CAS 2004年第9期14-21,共8页
回顾了Si_(1-x)Ge_x/Si HBT在几十年中的重要进展以及目前的研究现状。通过不同材料器件的对比表明,Si1-xGex/SiHBT在高频功率应用方面存在着巨大的优势,并将在未来无线通信和射频设计中占据重要地位。通过对研制成功的高频大功率Si1-xG... 回顾了Si_(1-x)Ge_x/Si HBT在几十年中的重要进展以及目前的研究现状。通过不同材料器件的对比表明,Si1-xGex/SiHBT在高频功率应用方面存在着巨大的优势,并将在未来无线通信和射频设计中占据重要地位。通过对研制成功的高频大功率Si1-xGex/SiHBT性能参数和结构的分析,深刻探讨了目前限制高频大功率Si1-xGex/SiHBT发展的问题,提出了解决办法和对进一步研究的想法。 展开更多
关键词 SI1-XGEX/SI HBT 大功率 高频
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