为解决碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管(SiC Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor,SiC MOSFET)硬开关故障(Hard Switch Fault,HSF)、负载故障(Fault Under Load,FUL)和过载故障(OverLoad fault,OL)的问题,本文提出...为解决碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管(SiC Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor,SiC MOSFET)硬开关故障(Hard Switch Fault,HSF)、负载故障(Fault Under Load,FUL)和过载故障(OverLoad fault,OL)的问题,本文提出了一种基于SiC MOSFET漏极电压和源极电压检测的过流保护方法(OverCurrent Protection method based on the Drain-voltage and Source-voltage Detection,DSD-OCP).该方法通过检测电路实时监控SiC MOSFET的漏极电压和源极电压来准确识别短路故障和过载故障,并利用驱动电路控制SiC MOSFET的开通和关断,从而实现快速短路保护和自适应过载保护,同时还集成软关断功能.基于0.5μm双极型-互补金属氧化物半导体-双扩散金属氧化物半导体(Bipolar-CMOS-DMOS,BCD)工艺,设计了DSD-OCP电路并进行流片,芯片面积为2.8 mm^(2).采用研制的芯片搭建1200 V/80 mΩSiC MOSFET测试平台,并验证了DSD-OCP方法的有效性.实验结果表明,SiC MOSFET在DSD-OCP芯片保护下的HSF和FUL持续时间分别为88 ns和105 ns.在不同母线电压下,DSD-OCP芯片能够为SiC MOSFET提供自适应的过载保护.因DSD-OCP芯片具有软关断功能,SiC MOSFET在过流保护时的漏极电压过冲不超过110 V.展开更多
研究了重离子引起漏电退化损伤对1 200 V SiC MOSFET栅极可靠性的影响。结果表明,在Ta离子辐照下,V_(DS)在150 V至200 V时,器件漏电流由纳安增加至微安,通过微光显微镜(EMMI)发现损伤主要集中在器件的主结区。经过168 h的20 V栅压考核,...研究了重离子引起漏电退化损伤对1 200 V SiC MOSFET栅极可靠性的影响。结果表明,在Ta离子辐照下,V_(DS)在150 V至200 V时,器件漏电流由纳安增加至微安,通过微光显微镜(EMMI)发现损伤主要集中在器件的主结区。经过168 h的20 V栅压考核,漏电退化器件栅漏电由几微安升高至百微安,但最大跨导和转移特性均无明显变化。研究同时验证了在负栅压辐照条件下,器件栅极更易发生漏电。综上,本研究为SiC MOSFET辐照后栅极可靠性评估、抗辐照性能加固提出新的视角,对探讨天-地等效的重离子单粒子效应模拟实验方法具有一定参考意义。展开更多
文摘为解决碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管(SiC Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor,SiC MOSFET)硬开关故障(Hard Switch Fault,HSF)、负载故障(Fault Under Load,FUL)和过载故障(OverLoad fault,OL)的问题,本文提出了一种基于SiC MOSFET漏极电压和源极电压检测的过流保护方法(OverCurrent Protection method based on the Drain-voltage and Source-voltage Detection,DSD-OCP).该方法通过检测电路实时监控SiC MOSFET的漏极电压和源极电压来准确识别短路故障和过载故障,并利用驱动电路控制SiC MOSFET的开通和关断,从而实现快速短路保护和自适应过载保护,同时还集成软关断功能.基于0.5μm双极型-互补金属氧化物半导体-双扩散金属氧化物半导体(Bipolar-CMOS-DMOS,BCD)工艺,设计了DSD-OCP电路并进行流片,芯片面积为2.8 mm^(2).采用研制的芯片搭建1200 V/80 mΩSiC MOSFET测试平台,并验证了DSD-OCP方法的有效性.实验结果表明,SiC MOSFET在DSD-OCP芯片保护下的HSF和FUL持续时间分别为88 ns和105 ns.在不同母线电压下,DSD-OCP芯片能够为SiC MOSFET提供自适应的过载保护.因DSD-OCP芯片具有软关断功能,SiC MOSFET在过流保护时的漏极电压过冲不超过110 V.
文摘研究了重离子引起漏电退化损伤对1 200 V SiC MOSFET栅极可靠性的影响。结果表明,在Ta离子辐照下,V_(DS)在150 V至200 V时,器件漏电流由纳安增加至微安,通过微光显微镜(EMMI)发现损伤主要集中在器件的主结区。经过168 h的20 V栅压考核,漏电退化器件栅漏电由几微安升高至百微安,但最大跨导和转移特性均无明显变化。研究同时验证了在负栅压辐照条件下,器件栅极更易发生漏电。综上,本研究为SiC MOSFET辐照后栅极可靠性评估、抗辐照性能加固提出新的视角,对探讨天-地等效的重离子单粒子效应模拟实验方法具有一定参考意义。
