双异质结AlGaN/GaN HFETs的研究

发布时间：2023-08-02 20:09

　　AlGaN/GaN异质结场效应管(HFET)器件自身所具有的低比导通电阻(R_on,sp)、低开关损耗以及高耐压(BV)等特性使其成为目前电力电子领域非常瞩目的一个研究热点。然而,常规AlGaN/GaN HFET由于自发的常开型沟道而具有负的阈值电压(V_TH),这严重限制了其在电力电子系统中的应用;而且,常规AlGaN/GaN HFET器件耐压时会在栅极附近出现电势集中现象,这也使得器件远没能够发挥GaN材料的高耐压特性。针对这些问题,本论文从GaN材料的极化特性出发,着重分析了AlGaN/GaN异质结结构中电荷的分布情况,从电荷的角度研究了常规AlGaN/GaN HFET器件耐压以及阈值电压等特性受材料参数影响的机理,进而展开更深层次的研究,主要创新如下:(1)基于AlGaN/GaN HFET器件中电荷的分析,研究了双异质结器件的电荷特性。阻断状态下,器件中双异质结结构沟道耗尽时会在AlGaN势垒层两侧形成有相反极性的固定电荷,尤其是在AlGaN调制层/AlGaN势垒层形成负电荷可以吸引部分AlGaN势垒层/GaN衬底异质结正极化电荷向栅极发...

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 AlGaN/GaNHFET器件存在问题以及研究动态
    1.3 论文工作安排
第二章 AlGaN/GaNHFET基本原理介绍
    2.1 AlGaN/GaN异质结结构的基本原理
        2.1.1 极化效应
        2.1.2 二维电子气
    2.2 AlGaN/GaNHFET基本结构和原理
        2.2.1 导通机制和阈值电压
        2.2.2 阻断机制和击穿机理
    2.3 器件仿真介绍
    2.4 本章小结
第三章 双异质结AlGaN/GaNHFET特性分析
    3.1 双异质结AlGaN/GaNHFET结构和基本原理分析
        3.1.1 双异质结的基本原理分析
        3.1.2 模拟结果和基本特性分析
        3.1.3 相关参数的优化和基本分析
    3.2 新型具有增强型特性的高耐压双异质结器件
        3.2.1 新型器件基本结构和基本原理
        3.2.2 阈值电压和耐压特性分析对比
    3.3 本章小结
第四章 具有场板调制的双异质结AlGaN/GaNHFET的特性分析
    4.1 场板结构在常规AlGaN/GaNHFET中的应用
        4.1.1 场板结构和基本原理
        4.1.2 具有场板结构的AlGaN/GaNHFET
        4.1.3 场板AlGaN/GaNHFET的耐压分析
    4.2 场板在双异质结结构中的应用
        4.2.1 具有场板结构的双异质结AlGaN/GaNHFET
        4.2.2 场板双异质结AlGaN/GaNHFET相关参数的优化
    4.3 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 结论
    5.2 下一步工作
致谢
参考文献
硕士期间发表论文和获奖情况



本文编号：3838455