新型高耐压垂直型GaN基功率器件的研究与设计

发布时间：2020-12-15 08:42

　　近年来,得益于芯片面积小、封装简便、出色的电流崩塌抑制能力等优势,垂直型GaN基功率器件已成为功率电子领域的一个重要研究分支。而如何进一步改善器件中击穿电压与导通电阻之间的折衷关系,是当前国内外垂直型GaN基功率器件的研究焦点之一。本文针对高耐压垂直型GaN基功率器件的导通特性和阻断特性,重点开展了器件结构创新、工作机理分析等研究工作,获得了众多有实用价值的研究成果和规律。本文的主要研究工作和成果如下。提出了一种非均匀掺杂超结垂直型GaN基功率器件,系统研究了非均匀掺杂超结结构参数与击穿电压、导通电阻之间的关系,揭示了器件内在的物理机制,并开展了器件结构优化设计。相比具有相同击穿电压的传统超结垂直型GaN基功率器件,该新型器件的导通电阻可实现51%的降幅。提出并研究了一种阶梯掺杂超结垂直型GaN基功率器件,显著改善了器件击穿电压与导通电阻之间的折衷关系。与传统超结垂直型GaN基功率器件相比,采用三个掺杂区的器件击穿电压可提高30%,同时相应导通电阻可减小10.6%,且通过增加n柱和p柱中的掺杂层可以在几乎不损失击穿电压的情况下进一步减小导通电阻。针对反向阻断能力,研究了一种新型漏连接半... 

【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

常见垂直型GaN基功率器件结构：（a）完整示意图，（b）左半部示意图

图2.2 AlGaN/GaN 异质结能带示意图[31]aN/GaN 异质结能带图。由于 AlGaN 与 G因为极化效应而会在量子阱中形成大量负向移动而无法在 c 轴方向自由运动的高

图2.3 AlGaN/GaN 晶体结构自发极化示意图[33]的条件下，正负电荷中心也不重合，从而在沿极轴方向产发极化。不同材料的自发极化值各不相同，图 2.3 给出了

【参考文献】：
期刊论文
[1]氮化物半导体电子器件新进展[J]. 郝跃,张金风,张进成,马晓华,郑雪峰.  科学通报. 2015(10)
[2]600V CoolMOS优化设计[J]. 杨帆,钱钦松,孙伟锋.  电子器件. 2009(02)

博士论文
[1]AlGaN/GaN HFET击穿特性分析与耐压新结构[D]. 赵子奇.电子科技大学 2013
[2]超结器件的模型研究及优化设计[D]. 黄海猛.电子科技大学 2013

硕士论文
[1]AlGaN/GaN HEMT高场退化的机理研究[D]. 姜元祺.西安电子科技大学 2014



本文编号：2917998