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关键词： GaN   电力电子器件   GaN基准垂直MOSFET   再生长沟道  

摘要： 电能在转化与运用过程中会不可避免地出现能量的损耗,而电力控制和电能转换过程中最核心部分即为电力电子器件。GaN基准垂直MOSFET器件具有高输入阻抗、开关速率快以及对表面态陷阱不太敏感等优点,从而成为目前研究的热点,但由于沟道载流子的迁移率较低造成导通电阻与损耗较大。通过对再生长沟道GaN基准垂直MOSFET进行仿真,证明该结构可以有效解决沟道载流子的迁移率过低的问题。在再生长沟道GaN基准垂直MOSFET的基础上进行了结构改进,主要针对器件在源极区域与漂移区域的载流子分布进行了优化。其中,源极区域通过对源电极金属帽子下方Al_(2)O_(3)进行刻蚀,使得器件源极区域的电流导通路径得到了有效的缩短;而漂移区域通过在栅极下方插入一层载流子分布层,使得漂移区内载流子分布更加均匀。最终设计出了阈值电压为2.3V的新型再生长沟道GaN基准垂直MOSFET,器件的导通电阻低至1.8mΩ·cm^(2),击穿电压高达1053V。

关键词： 屏蔽栅   浮动电极   特征导通电阻   特征栅漏电容  

摘要： 提出了在屏蔽栅沟槽型MOSFET(SGT)的沟槽侧壁氧化层中形成浮动电极的结构,通过改善电场分布,优化了特征导通电阻与特征栅漏电容。在传统SGT结构的基础上,仅通过增大外延层掺杂浓度,改变浮动电极的长度和位置以及氧化层厚度,最终得到击穿电压为141.1 V、特征导通电阻为55 mΩ·mm^(2)、特征栅漏电容为4.72 pF·mm^(-2)的浮动电极结构。与相同结构参数的SGT结构相比,在击穿电压不变的条件下,浮动电极结构的特征导通电阻降低了9.3%,Baliga优值提升了13%,特征栅漏电容降低了28.4%。

关键词： 碳化硅金属–氧化物半导体场效应晶体管   杂散寄生参数   双脉冲测试   驱动电路   串扰  

摘要： 基于碳化硅(SiC)材料的第三代宽禁带功率器件的出现,推动着电力电子变换器朝着高频化、高功率密度、小型化方向发展。但随着开关速度的提高,电路中寄生参数的影响越来越大,导致桥式变换器存在严重的串扰问题。文中根据SiC金属–氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxidesemiconductor field-effect transistor,MOSFET)的工作特性,在RCD(电阻-电容-二极管)电平移位的驱动电路基础上提出一种新型的串扰抑制驱动电路。该电路通过电容和可控低压器件串联,并利用电路自身电压差驱动可控器件,为串扰电流提供一条低阻抗吸收回路,可有效地对串扰问题进行抑制。建立串扰抑制驱动电路的等效电路模型,推导得到该电路结构中电容容值与串扰电压峰值的量化关系,为该电路结构的设计提供理论依据。最后,通过双脉冲实验测试验证所提出电路的有效性及等效模型和理论计算的正确性。实验结果表明,与传统驱动电路相比,提出的串扰抑制驱动电路能够在不同电压与电流工况下,在保证开关速度的前提下,很大程度上抑制串扰尖峰电压。

关键词： 金属氧化物半导体场效应晶体管   开关速度   双脉冲测试  

摘要： 现有研究多关注驱动电阻、驱动电压、寄生参数等对碳化硅(SiC)金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)开关特性的影响,鲜有文献研究负载大小的影响。针对负载大小影响SiC MOSFET开关速度这一现象,建立开关过程模型,结合其转移特性分析此现象产生的原因,仿真和理论分析表明,SiC MOSFET的开通速度随负载增大而降低,关断速度随负载增大而增加。使用SiC功率模块进行双脉冲测试,结果验证了理论分析的正确性。

关键词： 逆变器   SiC MOSFET   死区时间  

摘要： 为了避免逆变器在运行过程中出现桥臂直通问题,器件的驱动时序中需要插入必要的死区时间。然而,死区会带来逆变器基波电压损失与畸变等问题。尤其当采用SiC MOSFET作为开关器件时,较高的开关频率使得波形畸变更严重,这使得传统应用于Si IGBT逆变器的死区补偿策略已经无法适用。为此,在传统死区消除策略的基础上,提出一种分段调制死区补偿策略。该策略通过建立的预测模型得到过零点处的电流纹波值,并以此划分电流过零区域和非过零区域。当输出电流处于非过零区域时,每相桥臂仅对有效器件进行开关动作,互补器件处于关断状态,以提高基波电压幅值;当处于过零区域时,针对死区时间、寄生电容等因素产生的误差,计算出等效脉冲补偿时间用于补偿误差电压,减少波形畸变。最后,仿真与实验结果证明了该补偿策略相较于传统的死区消除策略可减少低次谐波含量,改善输出波形质量,输出电压的THD可减少1.63%。

关键词： 功率MOSFET   分立器件   晶圆代工厂   高速开关   电子设备   半导体   供应协议   低功耗  

摘要： 韩国8英寸纯晶圆代工厂启方半导体(KeyFoundry)近日宣布,该公司已经与威世集团(Vishay Intertechnology Inc.)(NYSE:VSH)签署了多款功率MOSFET产品的长期供应协议。功率MOSFET是在高电压、大电流的工作状态下,具备低功耗、高速开关能力和高可靠性的,几乎可以应用于所有电子设备的典型的功率分立器件。

关键词： proton   silicon carbide metal–oxide–semiconductor field-effect transistor(SiC MOSFET)   degradation   defect   ionization radiation damage  

摘要： Radiation effects of silicon carbide metal–oxide–semiconductor field-effect transistors(SiC MOSFETs)induced by 20 MeV proton under drain bias(V_(D)=800 V,V_(G)=0 V),gate bias(V_(D)=0 V,V_(G)=10 V),turn-on bias(V_(D)=0.5 V,V_(G)=4 V)and static bias(V_(D)=0 V,V_(G)=0 V)are *** drain current of SiC MOSFET under turn-on bias increases linearly with the increase of proton fluence during the proton *** the cumulative proton fluence reaches 2×10^(11)p·cm^(-2),the threshold voltage of SiC MOSFETs with four bias conditions shifts to the left,and the degradation of electrical characteristics of SiC MOSFETs with gate bias is the most *** the deep level transient spectrum test,it is found that the defect energy level of SiC MOSFET is mainly the ON2(E_(c)-1.1 eV)defect center,and the defect concentration and defect capture cross section of SiC MOSFET with proton radiation under gate bias increase *** comparing the degradation of SiC MOSFET under proton cumulative irradiation,equivalent 1 MeV neutron irradiation and gamma irradiation,and combining with the defect change of SiC MOSFET under gamma irradiation and the non-ionizing energy loss induced by equivalent 1 MeV neutron in SiC MOSFET,the degradation of SiC MOSFET induced by proton is mainly caused by ionizing radiation *** results of TCAD analysis show that the ionizing radiation damage of SiC MOSFET is affected by the intensity and direction of the electric field in the oxide layer and epitaxial layer.

关键词： 电学实验   欧姆定律   科学探究   思维能力  

摘要： 以2023年高考全国乙卷理综第23题为例,对题目进行深入评析与潮源,对其中的“闭合电路欧姆定律结合伏安法测电阻”这一电学实验的主要考查方式进行分析与变式拓展,给出相关教学建议。

关键词： SiC MOSFET   开关特性   有源驱动   轨迹预测模型  

摘要： SiC MOSFET的快速开关过程带来开关振荡、电磁干扰(Electromagnetic Interference,EMI)问题,多电平有源驱动电路通过调节开关过程中的驱动电压可以优化其关断轨迹.针对有源驱动电路中间电平选取及作用时间的优化选择问题,提出一种SiC MOSFET关断轨迹优化方法.基于对关断机理的分析和等效电流斜率思路,建立SiC MOSFET关断轨迹预测模型,并利用所提基于目标函数的关断轨迹优化方法,求解有源驱动中间电平的优化作用时间和电平值,使得SiC MOSFET工作在关断电压尖峰和关断损耗的优化折衷点.研究结果表明:通过建立SiC MOSFET关断轨迹预测模型并结合所提关断轨迹优化方法,可准确预测并改善SiC MOSFET的关断轨迹,且模型最大误差不超过10%,验证了模型的准确性以及在不同驱动电阻下的适用性.

关键词： 自动测试设备(ATE)   传输延迟   集成电路   程控   时间测量单元(TMU)   MOSFET  

摘要： 目前利用数模混合集成电路自动测试机(ATE)测试系统测试纳秒级传输延迟时,由于信号发生单元驱动能力限制,多采用程控外接仪器进行测试,大批量测试时无法满足生产需求。文中介绍数模混合集成ATE测试系统的工作架构和传输延迟时间的测试原理,分析了基于数模混合ATE测试系统的时间测量单元(TMU)的工作原理和采用程控外接仪器的时间测试方法,通过对两种测试方法的对比,总结了优化TMU测试方法取代程控外接仪器的必要性。以MOSFET为研究对象,研究导致传输延迟测量误差的原因,通过增强ATE的信号驱动能力优化了TMU测试方法。试验结果表明,优化后传输延迟测试方法与MOSFET器件规范中的典型值基本一致,并且提高了测试效率,满足了大批量测试的需求。