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Improved double-gate armchair silicene nanoribbon field-effect-transistor at large transport bandgap 被引量:1
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作者 Mohsen Mahmoudi Zahra Ahangari Morteza Fathipour 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2016年第1期809-816,共8页
The electrical characteristics of a double-gate armchair silicene nanoribbon field-effect-transistor (DG ASiNR FET) are thoroughly investigated by using a ballistic quantum transport model based on non-equilibrium G... The electrical characteristics of a double-gate armchair silicene nanoribbon field-effect-transistor (DG ASiNR FET) are thoroughly investigated by using a ballistic quantum transport model based on non-equilibrium Green's function (NEGF) approach self-consistently coupled with a three-dimensional (3D) Poisson equation. We evaluate the influence of variation in uniaxial tensile strain, ribbon temperature and oxide thickness on the on-off current ratio, subthreshold swing, transconductance and the delay time of a 12-nm-length ultranarrow ASiNR FET. A novel two-parameter strain mag- nitude and temperature-dependent model is presented for designing an optimized device possessing balanced amelioration of all the electrical parameters. We demonstrate that employing HfO2 as the gate insulator can be a favorable choice and simultaneous use of it with proper combination of temperature and strain magnitude can achieve better device performance. Furthermore, a general model power (GMP) is derived which explicitly provides the electron effective mass as a function of the bandgap of a hydrogen passivated ASiNR under strain. 展开更多
关键词 SILICENE double-gate field-effect-transistor non-equilibrium Green's function tight binding
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14 nm体硅FinFET工艺标准单元的总剂量效应 被引量:1
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作者 李海松 王斌 +3 位作者 杨博 蒋轶虎 高利军 杨靓 《半导体技术》 北大核心 2025年第6期619-624,647,共7页
随着鳍式场效应晶体管(FinFET)在高辐射环境中的广泛应用,其在总剂量(TID)效应下的可靠性成为研究重点。基于14 nm体硅互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺FinFET标准单元,设计了一款TID效应实验验证电路。利用^(60)Co产生的γ射线研究了该... 随着鳍式场效应晶体管(FinFET)在高辐射环境中的广泛应用,其在总剂量(TID)效应下的可靠性成为研究重点。基于14 nm体硅互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺FinFET标准单元,设计了一款TID效应实验验证电路。利用^(60)Co产生的γ射线研究了该验证电路的静态电流以及环振电路的环振频率和触发器电路的时序特性随辐照总剂量变化的情况,表征了FinFET工艺的本征抗辐射能力。实验结果表明,当辐照总剂量达到1000 krad(Si)时,验证电路静态电流增大了121%,且整个过程基本呈线性趋势增长,增长斜率约为3.14μA/krad(Si);组合逻辑单元时序参数变化绝对值小于0.6%,时序逻辑单元CK到输出端的延迟时间变化绝对值小于1%。这主要归因于TID效应对FinFET的阈值电压和饱和电流影响较小,而对器件的亚阈值漏电流影响较大。该研究结果为先进工艺超大规模集成电路在空间辐射环境中的应用提供了一定的理论指导。 展开更多
关键词 14 nm 鳍式场效应晶体管(FinFET)工艺 组合逻辑 时序逻辑 总剂量(TID)效应 标准单元
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EGFET pH传感器及栽培基质pH值在线检测系统
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作者 张西良 张家祺 +3 位作者 谢飞洋 谷加辉 胡帅 徐云峰 《排灌机械工程学报》 北大核心 2025年第10期1064-1071,1080,共9页
针对农业生产中栽培基质pH值在线检测准确性差的问题,采用化学腐蚀法制备TiO_(2)电极作为pH传感器的工作电极,设计并制作了一种基于延伸式栅极场效应晶体管(extended-gate field-effect transistor,EGFET)的pH传感器及栽培基质pH值在线... 针对农业生产中栽培基质pH值在线检测准确性差的问题,采用化学腐蚀法制备TiO_(2)电极作为pH传感器的工作电极,设计并制作了一种基于延伸式栅极场效应晶体管(extended-gate field-effect transistor,EGFET)的pH传感器及栽培基质pH值在线检测系统.该系统硬件主要包括电源电路、EGFET传感器电路、信号处理电路、电压跟随电路、主控电路等.主控电路以STM32芯片为核心,ESP8266模块作为辅助,包括UART、ⅡC等接口电路.系统软件主要包括主控程序、物联网平台与用户端APP程序等.系统依托阿里云物联网平台与手机端APP进行远程异地交互,实现对栽培基质pH值异地在线检测.对基于EGFET与传统电位法的pH传感器响应性能对比测试得到:基于EGFET的pH传感器响应时间、漂移、迟滞和线性度等性能均有不同程度的提升.通过对相对质量含水率71.4%的栽培基质应用试验得到:基于EGFET传感器在线检测系统pH值在线检测相对误差最大约为2.63%,相较于传统电位法传感器,相对误差降低16.51%,其应用有助于促进栽培基质pH值在线检测与调控. 展开更多
关键词 PH传感器 栽培基质 延伸式栅极场效应晶体管 二氧化钛电极 pH值在线检测
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B/N掺杂单栅GFET的自洽模型研究
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作者 刘杰 王军 《传感器与微系统》 北大核心 2025年第2期57-61,66,共6页
建立了B/N掺杂单栅石墨烯场效应管(GFET)全工作区域下的漏极电流模型。利用自洽方法获取精确的电势-电荷关系,解决了建模过程中的多重对数问题。该模型明确捕捉到产生非零带隙和狄拉克(Dirac)点偏移对载流子片电荷密度和迁移率等参数的... 建立了B/N掺杂单栅石墨烯场效应管(GFET)全工作区域下的漏极电流模型。利用自洽方法获取精确的电势-电荷关系,解决了建模过程中的多重对数问题。该模型明确捕捉到产生非零带隙和狄拉克(Dirac)点偏移对载流子片电荷密度和迁移率等参数的影响。此外,通过考虑相互作用参数和杂质浓度建立了一种半经典扩散迁移率模型。所提出的漏极电流模型和扩散迁移率模型的模拟数据与7.5%B-掺杂单栅GFET的实验数据具有良好的一致性,验证了方法的有效性。在不同掺杂浓度下,B/N掺杂单栅GFET漏极电流模型所预测的转移特性曲线与输出特性曲线表明,通过掺杂能够完全抑制单栅GFET的双极性行为,增强了输出饱和性,并提高了开关比。因此,B/N掺杂单栅GFET能够同时满足模拟/射频电路和数字电路的应用条件。 展开更多
关键词 石墨烯场效应管 B/N掺杂 自洽方法 半经典扩散迁移率
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基于苯并二吲哚二酮的低聚物共轭长度调节及应用:共轭聚合物构建及载流子传输性能调控 被引量:1
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作者 蔡厚继 谭若兮 +7 位作者 董方亮 张杰 胡正伟 赵海洋 刘春晨 王明 黄飞 曹镛 《高分子学报》 北大核心 2025年第2期286-298,共13页
有机共轭聚合物的载流子传输性能与共轭结构息息相关.然而,在分子水平上理解分子共轭长度与材料及器件性能的关系仍缺乏相关依据,设计和开发新型且共轭长度连续可控的结构单元在合成上面临挑战.基于此,本研究提供了一种新的分子设计和... 有机共轭聚合物的载流子传输性能与共轭结构息息相关.然而,在分子水平上理解分子共轭长度与材料及器件性能的关系仍缺乏相关依据,设计和开发新型且共轭长度连续可控的结构单元在合成上面临挑战.基于此,本研究提供了一种新的分子设计和合成思路,通过氧化偶联的方式合成了一系列分子共轭长度可控的苯并二吲哚二酮衍生物的共轭低聚物,并将其构建成相应的聚合物,展示了其可调控的电子传输性能.随着中间构筑单元共轭长度的增加,材料的最低未占分子轨道(LUMO)能级逐渐降低,带隙变窄,传输性质由p型传输转变为双极型传输.含有单个苯并二吲哚二酮构筑单元的聚合物PBIDI-4F-T表现出了9.05×10^(-2) cm^(2)·V^(-1)·s^(-1)的最大电子迁移率和4.21×10^(-3) cm^(2)·V^(-1)·s^(-1)的最大空穴迁移率.本工作为探索电子受体低聚物单元共轭长度与聚合物载流子电荷传输性能之间的构效关系提供了新的参考. 展开更多
关键词 低聚物 共轭聚合物 有机场效应晶体管 氧化偶联 一锅法 共轭延展
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175℃下比导通电阻3.8 mΩ·cm^(2)的1200 V SiC MOSFET 被引量:1
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作者 刘佳佳 张力江 +1 位作者 周国 付兴中 《电力电子技术》 2025年第8期137-140,共4页
针对光伏逆变、电动汽车、电源管理等领域对高功率高可靠性碳化硅(SiC)金属-氧化物-半导体型场效应管(MOSFET)器件的需求,开展了SiC MOSFET器件设计技术研究,研制出结温25℃下比导通电阻2.7 mΩ·cm^(2)、反向漏电流小于1µA的1... 针对光伏逆变、电动汽车、电源管理等领域对高功率高可靠性碳化硅(SiC)金属-氧化物-半导体型场效应管(MOSFET)器件的需求,开展了SiC MOSFET器件设计技术研究,研制出结温25℃下比导通电阻2.7 mΩ·cm^(2)、反向漏电流小于1µA的1200 V/13 mΩSiC MOSFET,在175℃的应力条件下,比导通电阻为3.8 mΩ·cm^(2),显示出良好的温度稳定性。器件在漏源电压1500 V时,漏源漏电流小于1µA。在环境温度175℃的应力条件下,器件完成了1000 h的高温可靠性验证,阈值电压漂移量小于0.3 V,展现出良好的高温可靠性。 展开更多
关键词 金属-氧化物-半导体型场效应管 碳化硅 比导通电阻
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面向多值逻辑计算的基于CNFET的三元逻辑单元库设计
7
作者 王蕾 王洪 +3 位作者 王耀 朱晓章 杨智杰 唐玉华 《计算机工程与科学》 北大核心 2025年第7期1152-1161,共10页
相比二值逻辑,三元逻辑具有更多的逻辑状态,因而基于三元逻辑的电路具有面积小、利用率高、传输效率高和安全性强等优点。利用常见的碳纳米管场效应晶体管(CNFET)搭建了基本三元逻辑门电路,设计了一个逻辑完备的三元逻辑库,提出了减小CN... 相比二值逻辑,三元逻辑具有更多的逻辑状态,因而基于三元逻辑的电路具有面积小、利用率高、传输效率高和安全性强等优点。利用常见的碳纳米管场效应晶体管(CNFET)搭建了基本三元逻辑门电路,设计了一个逻辑完备的三元逻辑库,提出了减小CNFET的物理信道长度L ch和源/漏极长度L s/L d的方法来降低转换延迟时间,还以构建的三元逻辑库为基础,设计搭建了一个一位乘法器电路,通过HSPICE仿真,验证了各电路的性能以及降低转换延迟时间的方法的有效性。与之前的三元1-bit乘法器相比,所设计的电路平均转换延迟时间降低了47 ps。在实际电路应用中,所构建的三元逻辑单元库可以用于更高阶电路的电路综合和物理设计,提出的降低三元电路转换延迟时间的方法为未来以高性能微处理器和人工智能芯片为代表的超大规模集成电路提供了思路。 展开更多
关键词 碳纳米管场效应管 三元逻辑 多值逻辑
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自适应逐周期逼近型SiC MOSFET栅极驱动芯片
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作者 张烁 周清越 +3 位作者 李超 陈伟铭 刘畅 童乔凌 《华中科技大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期135-141,共7页
为了抑制碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管(SiC MOSFET)在开通过程中产生的电流过冲,设计了一种自适应逐周期逼近型SiC MOSFET有源栅极驱动芯片.通过对SiC MOSFET的开通过程的分析,总结出电流过冲的产生机理,提出了抑制电流过冲的方... 为了抑制碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管(SiC MOSFET)在开通过程中产生的电流过冲,设计了一种自适应逐周期逼近型SiC MOSFET有源栅极驱动芯片.通过对SiC MOSFET的开通过程的分析,总结出电流过冲的产生机理,提出了抑制电流过冲的方案.驱动通过检测栅极电压和漏源电压判断SiC MOSFET的开通阶段,进行三段式电流控制,在降低电流过冲的同时,将漏源电压转换率(d V/dt)限制在安全水平.使用自适应逐周期逼近的反馈控制技术补偿了反馈环路的控制延时,能根据工况自适应调节电流切换点.采用东部高科180 nm BCD工艺实现,有效面积为2300μm×2100μm.仿真结果表明:相较于传统栅极驱动,在相同的d V/dt条件下,电流过冲下降了13.7%,开通损耗降低了38%. 展开更多
关键词 碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管(SiC MOSFET) 有源栅极驱动 自适应 电流过冲 开通损耗 逐周期逼近
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碳纳米管场效应晶体管的X射线辐照效应
9
作者 曾天祥 李济芳 +5 位作者 郭红霞 马武英 雷志锋 钟向丽 张鸿 王颂文 《物理学报》 北大核心 2025年第5期267-274,共8页
本文针对N型和P型碳纳米管场效应晶体管(carbon nanotube field-effect transistor,CNTFET)开展了10 keV-X射线的总剂量效应研究.结果表明,不同类型的晶体管在辐照后均出现阈值电压漂移、跨导下降、亚阈值摆幅上升和饱和电流下降的现象... 本文针对N型和P型碳纳米管场效应晶体管(carbon nanotube field-effect transistor,CNTFET)开展了10 keV-X射线的总剂量效应研究.结果表明,不同类型的晶体管在辐照后均出现阈值电压漂移、跨导下降、亚阈值摆幅上升和饱和电流下降的现象;辐照过程中,施加浮空偏置的N型器件较开态偏置损伤更严重,而施加开态偏置的P型器件较浮空偏置损伤更严重;N型器件辐照后回滞宽度减小且随着沟道尺寸的增大总剂量损伤愈发严重.辐照过程中产生的陷阱电荷是造成器件参数退化的主要原因;不同类型器件在辐照过程中施加的栅极偏置会影响栅极介质层中陷阱对电子或空穴的捕获,从而使器件呈现不同的辐射损伤特征;辐照后N型器件回滞宽度减小可能是因为辐照产生的带负电陷阱电荷阻碍了水分子、OH基团和栅极介质层中陷阱对电子的捕获;此外,晶体管的沟道尺寸也会影响辐射响应,尺寸越大,辐照过程中栅极介质层中和界面处产生陷阱电荷越多,导致晶体管损伤更为严重. 展开更多
关键词 碳纳米管场效应晶体管 X 射线辐照 总剂量效应
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可重构铁电数据选择器设计及在映射中的应用
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作者 吴乾火 王伦耀 +2 位作者 查晓婧 储著飞 夏银水 《电子与信息学报》 北大核心 2025年第9期3321-3332,共12页
目前以铁电晶体管(FeFET)为基础的存算一体逻辑电路的映射以阵列为主,该文提出一种以铁电晶体管-数据选择器(FeFET-MUX)为基本电路单元存算一体逻辑电路的实现方法。该方法主要包含两方面内容:(1)提出一种可重构的Fe FET-MUX电路,该电... 目前以铁电晶体管(FeFET)为基础的存算一体逻辑电路的映射以阵列为主,该文提出一种以铁电晶体管-数据选择器(FeFET-MUX)为基本电路单元存算一体逻辑电路的实现方法。该方法主要包含两方面内容:(1)提出一种可重构的Fe FET-MUX电路,该电路具有结构共享和数据输入端可扩展的特点。(2)提出适合该Fe FET-MUX映射的逻辑函数分割方法,通过将待实现的逻辑函数表示成二元决策图(BDD),然后将BDD分割成适合FeFETMUX映射的子BDD集合,最后完成逻辑函数用FeFET-MUX的映射。该文所提FeFET-MUX电路的逻辑功能用已有的FeFET模型进行仿真验证,用于映射的BDD分割算法用C++实现。实验结果表明,相比于传统的非结构共享二选一FeFET-MUX电路的映射结果,采用所提结构共享FeFET-MUX电路结合BDD分割算法,FeFET的使用数量平均可以减少79.9%。 展开更多
关键词 逻辑电路映射 存算一体 铁电晶体管电路 数据选择器 二元决策图分割
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锡基钙钛矿晶体与器件的研究进展
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作者 张淑艺 刘庚灵 +8 位作者 王浩 鲁跃 姜显园 李文焯 刘聪 吕英波 武中臣 刘董 陈耀 《人工晶体学报》 北大核心 2025年第7期1189-1207,共19页
随着全球对环境友好型光电材料需求的不断增长,锡基卤化物钙钛矿因环境友好及优异的光电性能,逐渐成为替代传统铅基钙钛矿的重要候选材料。尽管锡基钙钛矿在光吸收、载流子输运等方面展现出显著优势,但Sn^(2+)极易氧化,加上快速结晶过... 随着全球对环境友好型光电材料需求的不断增长,锡基卤化物钙钛矿因环境友好及优异的光电性能,逐渐成为替代传统铅基钙钛矿的重要候选材料。尽管锡基钙钛矿在光吸收、载流子输运等方面展现出显著优势,但Sn^(2+)极易氧化,加上快速结晶过程中容易形成晶格缺陷,使材料稳定性和器件性能受到较大影响。近年来,国内外研究者围绕锡基钙钛矿的晶体生长、缺陷调控及界面工程开展了大量系统性研究,提出了逆温结晶、降温结晶及高温熔融等多种合成技术,并借助多尺度表征手段,深入解析材料的微观结构、缺陷分布和界面特性。实验结果表明,通过合理优化生长参数和制备环境,可显著提高晶体质量、降低缺陷密度、改善载流子传输效率,从而推动锡基单晶在光电探测器、高灵敏度探测器、太阳能电池和场效应晶体管等器件中的应用。未来研究需聚焦单晶生长动力学、抗氧化策略及界面能级匹配的优化,以解决稳定性与可重复性问题,推动锡基钙钛矿的规模化应用。 展开更多
关键词 锡钙钛矿 光电特性 单晶生长方法 锡钙钛矿太阳能电池 锡钙钛矿探测器 锡钙钛矿场效应管
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基于不同维度纳米材料的FET生物传感器应用
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作者 郭炜林 胡艳萍 +4 位作者 孙嘉豪 白茜 武婕 张宏斌 王弘 《中国生物工程杂志》 北大核心 2025年第9期76-88,共13页
场效应晶体管(FET)生物传感器因其快速响应特性、微型化架构优势及高通量检测潜力,已成为生物标志物检测领域的重要研究方向。纳米材料通过其独特的物化特性以及与微电子学、生物传感技术的多维协同,为FET传感器在医疗诊断与环境监测等... 场效应晶体管(FET)生物传感器因其快速响应特性、微型化架构优势及高通量检测潜力,已成为生物标志物检测领域的重要研究方向。纳米材料通过其独特的物化特性以及与微电子学、生物传感技术的多维协同,为FET传感器在医疗诊断与环境监测等领域的性能突破奠定了基础。研究FET生物传感器的基本结构与工作原理,系统综述基于零维(0D)、一维(1D)、二维(2D)及三维(3D)纳米材料FET生物传感器的最新研究进展,阐述其在柔性可穿戴传感、单分子检测及机器学习辅助优化等前沿技术的创新突破,并探讨未来5年的挑战与发展趋势,为构建高精度、多场景兼容的新一代生物传感系统提供参考。 展开更多
关键词 场效应晶体管 纳米材料 生物传感器 标志物检测
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基于PSO-BP神经网络的SiC MOSFET模块寿命预测方法研究与实现
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作者 毛明波 孟昭亮 +1 位作者 高勇 杨媛 《电源学报》 北大核心 2025年第1期229-235,258,共8页
针对目前碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管Si CMOSFET(siliconcarbidemetal-oxide-semiconductor field-effect transistor)实际工况中在线寿命预测难度大的问题,提出1种基于粒子群优化-反向传播PSO-BP(particle swarm optimization-... 针对目前碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管Si CMOSFET(siliconcarbidemetal-oxide-semiconductor field-effect transistor)实际工况中在线寿命预测难度大的问题,提出1种基于粒子群优化-反向传播PSO-BP(particle swarm optimization-back propagation)神经网络的SiC MOSFET模块寿命预测数字化实现方法。首先,利用导通压降平台提取Si CMOSFET的导通压降作为温敏电参数,建立基于实验数据的结温预测方案;其次,利用功率循环加速老化实验平台,提取老化特征数据,建立基于PSO-BP神经网络的寿命预测方案;然后,将结温预测方案与寿命预测方案移植到可编程阵列逻辑中,实现SiC MOSFET寿命预测数字化;最后,设计了验证电路。实验表明,数字化显示的结温与真实结温的误差为4.73℃,与真实寿命次数的误差百分比为4.1%,证明所提寿命预测方法得到了数字化实现,并能够准确预测SiC MOSFET模块的寿命次数。 展开更多
关键词 SiC MOSFET 粒子群优化-反向传播 寿命预测 数字化
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基于电荷的GFET等效噪声电路建模
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作者 张家浩 韩宾 武志翔 《电子元件与材料》 北大核心 2025年第3期292-300,共9页
针对GFET器件中杂质和缺陷引起的本征通道不均匀而导致传统噪声模型拟合度较差的问题,提出了一种基于电荷的石墨烯场效应晶体管(Graphene Field Effect Transistors,GFET)等效噪声电路模型。首先考虑了GFET器件非互易性的影响,通过在小... 针对GFET器件中杂质和缺陷引起的本征通道不均匀而导致传统噪声模型拟合度较差的问题,提出了一种基于电荷的石墨烯场效应晶体管(Graphene Field Effect Transistors,GFET)等效噪声电路模型。首先考虑了GFET器件非互易性的影响,通过在小信号等效电路中引入电荷受控源来模拟器件在相关偏置条件下本征通道电荷传输特性,并从S参数中提取小信号模型参数,建立基于电荷的小信号等效电路模型。然后对GFET的高频噪声特性分析,采用PRC模型方法进行表征,噪声去嵌技术获取噪声模型参数,进一步建立基于电荷的GFET等效噪声电路模型。最后,在1~50GHz的频率范围内评估其射频性能,得到S参数最大误差仅为2.2%,最小噪声系数平均误差为1.2%,并将截止频率、噪声参数等射频指标与实验数据比较,验证了所提出模型的有效性和实用性。 展开更多
关键词 石墨烯场效应晶体管 小信号模型 电荷 噪声模型 S参数 噪声参数
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基于POD热网络模型的SiC MOSFET浪涌安全工作区评估
15
作者 赵耀 刘征 +2 位作者 王志强 王进君 李国锋 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第15期6080-6091,I0027,共13页
碳化硅(silicon carbide,SiC)金属氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor field effect transistor,MOSFET)在实际运行中通常会面临浪涌极端工况,导致器件失效。浪涌安全工作区(safe operating area,SOA)是衡量其可靠性... 碳化硅(silicon carbide,SiC)金属氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor field effect transistor,MOSFET)在实际运行中通常会面临浪涌极端工况,导致器件失效。浪涌安全工作区(safe operating area,SOA)是衡量其可靠性的重要指标。目前浪涌SOA的评估需要多次破坏性实验,成本高昂。为此,提出一种SiC MOSFET器件浪涌SOA的低成本评估方法。首先,建立SiC MOSFET温度计算有限元模型,利用特征正交分解算法降低有限元模型阶数形成降阶模型,并基于降阶模型建立SiC MOSFET器件的热网络模型,同时考虑器件温度对热网络模型参数的非线性影响;其次,建立SiC MOSFET体二极管的电路模型,与热网络模型关联形成电热耦合模型;之后,基于电热耦合模型构造不同浪涌工况与SiC MOSFET器件温度的数据集,并引入Kriging代理模型揭示工况与器件温度的映射关系,实现SiC MOSFET器件浪涌SOA的快速评估;最后,通过破坏性测试验证所提浪涌SOA评估方法的有效性。 展开更多
关键词 碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管 浪涌 极端工况 热网络 安全工作区
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超宽禁带氧化镓功率器件新结构及其电热特性研究进展
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作者 魏雨夕 马昕宇 +2 位作者 江泽俊 魏杰 罗小蓉 《人工晶体学报》 北大核心 2025年第2期263-275,共13页
氧化镓(β-Ga_(2)O_(3))具有超宽禁带(E_(g)=4.5~4.9 eV)和高临界击穿场强(E_(br)=8 MV/cm),器件的Baliga优值理论上可达SiC和GaN基器件的4倍和10倍。然而,氧化镓功率器件的耐压仍远低于理论值,且大功率器件及其热稳定性的研究较少;材... 氧化镓(β-Ga_(2)O_(3))具有超宽禁带(E_(g)=4.5~4.9 eV)和高临界击穿场强(E_(br)=8 MV/cm),器件的Baliga优值理论上可达SiC和GaN基器件的4倍和10倍。然而,氧化镓功率器件的耐压仍远低于理论值,且大功率器件及其热稳定性的研究较少;材料热导率低和缺陷多也导致器件发生电学特性漂移、性能加速退化等可靠性问题。本文首先介绍本团队在氧化镓功率器件新结构方面的研究进展,对研制的样品进行测试分析并研究其电热特性;然后开展了氧化镓金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)和异质结场效应晶体管(HJFET)的电热可靠性研究,本团队提出电离陷阱模型和界面偶极子电离模型解释其性能退化机制,此外,提出了一种新的可靠性加固技术,以提高β-Ga_(2)O_(3)HJFET的电热可靠性。结果表明,氧化镓功率器件在高压、低功耗和高可靠性应用方面具有很大潜力。这些研究为氧化镓功率器件设计和优化提供新的思路,有力助推氧化镓功率器件实用化进程。 展开更多
关键词 氧化镓 功率半导体器件 二极管 场效应晶体管 电热特性 可靠性
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抑制碳化硅MOSFET阈值电压漂移的驱动电路
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作者 赵柯 蒋华平 +6 位作者 汤磊 钟笑寒 谢宇庭 胡浩伟 肖念磊 黄诣涵 刘立 《重庆大学学报》 北大核心 2025年第9期50-56,共7页
碳化硅金属-氧化物-半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor,MOSFET)的阈值电压漂移严重影响了其在应用中的可靠性。针对该问题,文中总结了碳化硅MOSFET阈值电压漂移的特点与现有的理论模型,提出抑制阈... 碳化硅金属-氧化物-半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor,MOSFET)的阈值电压漂移严重影响了其在应用中的可靠性。针对该问题,文中总结了碳化硅MOSFET阈值电压漂移的特点与现有的理论模型,提出抑制阈值电压漂移的驱动方法与驱动电路。该驱动电路通过引入中间电平的方式,将被控器件关断动态过程与关断稳态后的栅极电压区分开来,以此来达到降低碳化硅MOSFET的阈值电压漂移量的目的,同时还可以保留负栅极关断电压的优势。搭建了实验平台来验证该驱动电路对碳化硅MOSFET阈值电压漂移的抑制效果,结果表明,在文中的实验条件下该驱动电路相比于传统的驱动方式阈值电压漂移量降低了37%。 展开更多
关键词 碳化硅 金属-氧化物-半导体场效应晶体管器件 阈值电压 栅极驱动器
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一种4H-SiC超结UMOSFET的UIS特性分析
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作者 曹荣 冯全源 《半导体光电》 北大核心 2025年第3期409-415,共7页
设计并优化了一种具有两段不同P柱浓度的4H-SiC超结沟槽型场效应晶体管(DP-SJ-UMOS)。基于雪崩失效的物理机制,构建了器件非钳位感性开关(UIS)测试电路模型,通过Sentaurus TCAD仿真平台系统研究了该器件的UIS特性,提出三种提升雪崩耐受... 设计并优化了一种具有两段不同P柱浓度的4H-SiC超结沟槽型场效应晶体管(DP-SJ-UMOS)。基于雪崩失效的物理机制,构建了器件非钳位感性开关(UIS)测试电路模型,通过Sentaurus TCAD仿真平台系统研究了该器件的UIS特性,提出三种提升雪崩耐受性能的优化策略。采用多次外延生长结合高能离子注入工艺,在漂移区构建了具有上下两段不同浓度的P柱超结结构。该结构通过重构优化雪崩击穿时的载流子输运路径,使寄生三极管基极电流降低,有效抑制了寄生三极管的开启,提高了雪崩耐量。仿真结果表明,优化后的DP-SJ-UMOS相较于传统超结结构(Con-SJ-UMOS)的雪崩击穿电压提升了24.5%,雪崩电流峰值提升了1.5%,雪崩能量耐受能力提高0.9%。 展开更多
关键词 4H-SIC 超结 U型金属氧化物半导体场效应晶体管 非钳位感性开关 雪崩耐量
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SiC MOSFET结温监测与控制技术综述 被引量:5
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作者 张擎昊 郑大勇 张品佳 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第3期1034-1051,I0019,共19页
碳化硅(silicon carbide,SiC)金属-氧化物-半导体场效应管(metal-oxide-semiconductor field effect transistor,MOSFET)性能优越、发展迅猛,在工业界获得广泛应用。其失效与结温息息相关,故SiC MOSFET结温监控技术至关重要,近年来成为... 碳化硅(silicon carbide,SiC)金属-氧化物-半导体场效应管(metal-oxide-semiconductor field effect transistor,MOSFET)性能优越、发展迅猛,在工业界获得广泛应用。其失效与结温息息相关,故SiC MOSFET结温监控技术至关重要,近年来成为研究热点。文中将该技术分为经典结温监测、考虑老化影响的结温监测、结温控制3部分。对于经典结温监测技术,重点介绍热模型法和热敏电参数法的原理、模型、发展历程、缺点及优势;对于考虑老化影响的结温监测技术,重点分析老化对结温监测的影响,论述老化补偿技术的必要性并指出现有方法的局限性;对于结温控制技术,分析其意义,重点介绍内部控制法和外部控制法的原理,比较各类方法的优劣。最后,综合以上分析,指出SiC MOSFET结温监控领域存在的关键问题和发展方向,旨在为相关研究人员提供参考。 展开更多
关键词 碳化硅金属-氧化物-半导体场效应管 温变机理 结温监测 结温控制 器件老化
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基于中压混合器件的ANPC母排绝缘与寄生参数优化设计
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作者 赵一平 董晓博 +3 位作者 靳浩源 王淦 王来利 张虹 《电力工程技术》 北大核心 2025年第4期52-61,共10页
母排作为电力电子变换器中的关键功率传输部件,承担着连接功率器件、电容及端子的重要功能。为降低寄生参数与器件应力,换流回路须通过母排连接。文中以15 kV碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管(SiC metal oxide semiconductor field e... 母排作为电力电子变换器中的关键功率传输部件,承担着连接功率器件、电容及端子的重要功能。为降低寄生参数与器件应力,换流回路须通过母排连接。文中以15 kV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)与串联硅基绝缘栅双极晶体管(Si insulate-gate bipolar transistor,Si IGBT)组成的有源中点钳位型(active neutral-point clamped,ANPC)变换器拓扑为核心研究对象,针对母排的器件布局、叠层顺序及端子位置等关键要素展开优化设计。基于有限元仿真软件,建立母排的有限元仿真模型,通过参数化分析优化铜层间距与叠层结构,提出适用于高压印制电路板(printed circuit board,PCB)母排的绝缘优化策略。仿真及实验结果表明,优化母排设计可有效改善系统寄生参数分布,文中验证了其在高压应用场景下的电场分布。与传统设计方案相比,优化后的母排结构在关键节点绝缘性能与整体可靠性方面具有显著优势。 展开更多
关键词 中压变换器 叠层母排 有限元仿真 寄生参数 绝缘 碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管(SiC MOSFET)
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