窄禁带源漏区金属氧化物半导体场效应晶体管

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作者 文争 《电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第1期64-64,共1页

关键词 窄禁带源漏区金属氧化物半导体场效应晶体管 MOSFET 窄禁带异质材料

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部分耗尽异质环栅场效应晶体管阈值电压模型 被引量：1

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作者 李尊朝 罗诚 +2 位作者 王闯 苗治聪 张莉丽 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第12期50-54,109,共6页

为抑制短沟道效应和解决载流子传输效率低的问题,提出了部分耗尽异质环栅金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)结构(DMSG),并建立了器件的表面电势和阈值电压解析模型。异质环栅由两种具有不同功函数的材料无缝拼接形成,能在沟道中产... 为抑制短沟道效应和解决载流子传输效率低的问题,提出了部分耗尽异质环栅金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)结构(DMSG),并建立了器件的表面电势和阈值电压解析模型。异质环栅由两种具有不同功函数的材料无缝拼接形成,能在沟道中产生电场峰值,降低漏端电场,并屏蔽漏压对最小表面势的影响。通过为沟道耗尽层各区建立柱坐标下电势泊松方程和相应的边界条件方程,采用径向抛物线近似对偏微分方程进行降维和解析求解技术,获得了DMSG结构的解析模型。仿真结果表明,与传统的部分耗尽环栅器件相比,DMSG结构载流子传输效率高,短沟道效应、漏致势垒降低效应和热载流子效应抑制能力强;所建解析模型与数值仿真软件的相对误差小于5%。 展开更多

关键词 部分耗尽 异质环栅 金属氧化物半导体场效应晶体管 阈值电压

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一种基于等效栅极电阻控制的SiC MOSFET结温波动抑制方法

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作者 王若隐 郑宏 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第12期4858-4869,I0028,共13页

通常限制碳化硅(SiC)金属-氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor,MOSFET)可靠性的根本因素是非平稳工况下的结温波动。文中提出的等效栅极电阻控制方法克服了在线连续修改驱动电阻的困难;在此... 通常限制碳化硅(SiC)金属-氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor,MOSFET)可靠性的根本因素是非平稳工况下的结温波动。文中提出的等效栅极电阻控制方法克服了在线连续修改驱动电阻的困难;在此基础上,提出一种主动热管理方法,通过改变开关损耗的方式来抑制结温波动,同时给出结温调节范围的推导过程;搭建逆变器实验平台,验证理论分析的正确性。实验结果表明,该方法可显著降低SiC MOSFET各功率波动阶段的温度波动,最大波动范围由18.83℃降至9.85℃,SiC MOSFET的寿命延长约2.18倍。此外,考虑系统的效率因素,提出温控操作区间和结温控制系数的概念;最后,通过实验验证所提出的方法的有效性。 展开更多

关键词 碳化硅金属-氧化物半导体场效应晶体管 结温波动 主动热管理 等效栅极电阻控制 可靠性

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具有低漏电和优异亚阈值特性的p-GaN/GaN/AlGaN增强型p型MOSHFET

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作者 范继锋 王永强 +2 位作者 张艺 李巍 雷鹏 《半导体技术》 北大核心 2025年第3期241-247,共7页

为了实现GaN基互补逻辑电路,基于GaN的p型半导体器件逐渐引起广泛关注。制备了基于p-GaN/GaN/Al_(0.29)Ga_(0.71)N异质结构的p型金属氧化物异质结场效应晶体管(MOSHFET),该异质结构通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)技术生长在蓝宝石基... 为了实现GaN基互补逻辑电路,基于GaN的p型半导体器件逐渐引起广泛关注。制备了基于p-GaN/GaN/Al_(0.29)Ga_(0.71)N异质结构的p型金属氧化物异质结场效应晶体管(MOSHFET),该异质结构通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)技术生长在蓝宝石基底上。在p-GaN/GaN/Al_(0.29)Ga_(0.71)N异质结构中,二维空穴气(2DHG)面密度为1.3×10_(13)cm^(-2),且在温度降至80 K时保持不变。通过干法刻蚀减小GaN沟道厚度,使p型MOSHFET呈现增强型工作模式,并获得负的阈值电压(V_(th))。室温下,基于GaN(18 nm)/Al_(0.29)Ga_(0.71)N的增强型p型MOSHFET的V_(th)为-0.79 V,导通电流|I_(ON)|为2.41 mA/mm,关断态漏电流|I_(OFF)|为2.66 pA/mm,亚阈值摆幅(SS)为116 mV/dec。这种极低的|I_(OFF)|和SS值表明材料具有较高的外延质量。此外,在200℃下,该p型MOSHFET仍保持低于10 pA/mm的|I_(OFF)|,且V_(th)偏移较小(-0.3 V),展现出优异的高温工作能力。 展开更多

关键词 GaN 金属氧化物异质结场效应晶体管(MOSHFET) 二维空穴气(2DHG) 高温 增强型 亚阈值摆幅(SS) 关断态漏电流 阈值电压

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功率控制器结温无损伤测量技术研究与实现 被引量：1

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作者 闫军政 杨士元 +1 位作者 吴维刚 张金龙 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2013年第1期74-78,共5页

固态功率控制器或固体继电器逐步向大功率方向发展,其结温测量与监控成为工程应用中的难题,针对这类具有输入输出隔离功能的器件,采用等功率结温测试法研究了基于MOSFET的功率控制器结温无损伤测量技术。利用MOSFET自身结构,通过研究寄... 固态功率控制器或固体继电器逐步向大功率方向发展,其结温测量与监控成为工程应用中的难题,针对这类具有输入输出隔离功能的器件,采用等功率结温测试法研究了基于MOSFET的功率控制器结温无损伤测量技术。利用MOSFET自身结构,通过研究寄生pn结电压随温度变化规律、器件正向功率和反向功率关系、等功率结温测试与实际结温测试结果对比,提出了适用于工程应用的结温无损伤测量方法。结果表明,采用本方法测试结温准确度在1%以内,并可有效避免器件时间差、测试时间差等问题,可实现多层结构、非气密结构等传统方法难以实现的结温测量,具有良好的工程应用价值。 展开更多

关键词 金属氧化物半导体场效应晶体管 结温 无损伤 测量 等功率

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22nm技术节点异质栅MOSFET的特性研究

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作者 杨颖琳 胡成 +4 位作者 朱伦 许鹏 朱志炜 张卫 吴东平 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2012年第3期184-187,共4页

研究了22 nm栅长的异质栅MOSFET的特性,利用工艺与器件仿真软件Silvaco,模拟了异质栅MOSFET的阈值电压、亚阈值特性、沟道表面电场及表面势等特性,并与传统的同质栅MOSFET进行比较。分析结果表明,由于异质栅MOSFET的栅极由两种不同功函... 研究了22 nm栅长的异质栅MOSFET的特性,利用工艺与器件仿真软件Silvaco,模拟了异质栅MOSFET的阈值电压、亚阈值特性、沟道表面电场及表面势等特性,并与传统的同质栅MOSFET进行比较。分析结果表明,由于异质栅MOSFET的栅极由两种不同功函数的材料组成,因而在两种材料界面附近的表面沟道中增加了一个电场峰值,相应地漏端电场比同质栅MOSFET有所降低,所以在提高沟道载流子输运效率的同时也降低了小尺寸器件的热载流子效应。此外,由于该器件靠近源极的区域对于漏压的变化具有屏蔽作用,从而有效抑制了小尺寸器件的沟道长度调制效应,但是由于其亚阈值特性与同质栅MOSFET相比较差,导致漏致势垒降低效应(DIBL)没有明显改善。 展开更多

关键词 异质栅 金属氧化物半导体场效应晶体管 热载流子效应 表面电场 表面势 漏致势垒降低效应

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一种基于门极电压阈值检测的SiC MOSFET结温在线监测方法 被引量：15

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作者 张擎昊 张品佳 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第18期5742-5750,共9页

碳化硅(silicon carbide,SiC)金属–氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductorfield-effect transistor,MOSFET)作为第三代功率器件的代表,已被广泛用于小容量高频领域,其可靠性问题备受关注。结温过高是制约SiC MOSFET可靠... 碳化硅(silicon carbide,SiC)金属–氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductorfield-effect transistor,MOSFET)作为第三代功率器件的代表,已被广泛用于小容量高频领域,其可靠性问题备受关注。结温过高是制约SiC MOSFET可靠性的重要因素。然而,碳化硅器件高开关频率增大了动态参数测量的难度和成本。与硅基器件相比,其导通压降和导通电阻等稳态参数对结温的敏感性较低。因此,主流的热敏电参数法无法有效地在线监测结温。已有研究表明:门极阈值电压与结温密切相关,但这种通过门极阈值电压监测结温的方法易受电流震荡影响且测量电路复杂,故监测效果差强人意。为此,文中提出一种新型的基于门极电压阈值检测的SiC MOSFET结温监测方法。首先,理论推导结温与门极阈值电压之间的解析表达式,发现其呈线性关系。其次,提出一种多项式拟合门极阈值电压测量方法,并设计与之匹配的电流采样测量电路。最后,通过基于H桥单相逆变电路的在线监测试验证明该方法的有效性。研究表明:新型结温监测方法具有以下突出优势:1)不易受开关过程震荡的影响,监测精度高;2)测量电路简单可靠,仅用采样电路和滤波器即可,毋需复杂的捕捉电路;3)对采样频率具有一定的容差性。 展开更多

关键词 碳化硅器件 金属–氧化物半导体场效应晶体管 可靠性 在线监测 结温

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Si/SiC超结LDMOSFET的短路和温度特性

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作者 阳治雄 曾荣周 +2 位作者 吴振珲 廖淋圆 李中启 《半导体技术》 北大核心 2023年第12期1071-1076,共6页

Si/SiC超结横向双扩散金属氧化物半导体场效应管(SJ-LDMOSFET)能有效改善Si SJ-LDMOSFET阻断电压低、温度特性差和短路可靠性低的问题。采用TCAD软件对Si SJ-LDMOSFET和Si/SiC SJ-LDMOSFET的短路和温度特性进行研究。当环境温度从300 K... Si/SiC超结横向双扩散金属氧化物半导体场效应管(SJ-LDMOSFET)能有效改善Si SJ-LDMOSFET阻断电压低、温度特性差和短路可靠性低的问题。采用TCAD软件对Si SJ-LDMOSFET和Si/SiC SJ-LDMOSFET的短路和温度特性进行研究。当环境温度从300 K上升到400 K时,Si/SiC SJ-LDMOSFET内部最高温度均低于Si SJ-LDMOSFET,表现出良好的抑制自热效应的能力;Si/SiC SJ-LDMOSFET的击穿电压基本保持不变,且饱和电流退化率较低。发生短路时,Si/SiC SJ-LDMOSFET内部最高温度上升率要明显小于Si SJ-LDMOSFET。在环境温度为300 K和400 K时,Si/SiC SJ-LDMOSFET的短路维持时间相对于Si SJ-LDMOSFET分别增加了230%和266.7%。研究结果显示Si/SiC SJ-LDMOSFET在高温下具有更好的温度稳定性和抗短路能力,适用于高温、高压和高短路可靠性要求的环境中。 展开更多

关键词 超结横向双扩散金属氧化物半导体场效应管(SJ-LDMOSFET) Si/SiC异质结 击穿 短路 温度稳定性

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基于应变Si/SiGe的CMOS电特性模拟研究 被引量：1

9

作者 舒斌 张鹤鸣 +1 位作者 任冬玲 王伟 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2007年第5期397-401,共5页

提出了一种应变Si/SiGe异质结CMOS结构,采用张应变Si作n-MOSFET沟道,压应变SiGe作p-MOSFET沟道,n-MOSFET与p-MOSFET采用垂直层叠结构,二者共用一个多晶SiGe栅电极。分析了该结构的电学特性与器件的几何结构参数和材料物理参数的关系,而... 提出了一种应变Si/SiGe异质结CMOS结构,采用张应变Si作n-MOSFET沟道,压应变SiGe作p-MOSFET沟道,n-MOSFET与p-MOSFET采用垂直层叠结构,二者共用一个多晶SiGe栅电极。分析了该结构的电学特性与器件的几何结构参数和材料物理参数的关系,而且还给出了这种器件结构作为反相器的一个应用,模拟了其传输特性。结果表明所设计的垂直层叠共栅结构应变Si/SiGe HCMOS结构合理、器件性能提高。 展开更多

关键词 异质结互补金属氧化物半导体场效应晶体管 应变SI 应变SiGe 垂直层叠

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一种电力电子变换器功率MOSFET阈值电压在线监测方法 被引量：7

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作者 任磊 龚春英 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第15期3627-3634,共8页

功率金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的健康监测技术对于保障电力电子装置的可靠性具有重要意义。对于功率MOSFET来说,阈值电压发生偏移是其门极氧化物发生衰退或其结温发生变化的重要标志,因而实现阈值电压的实时在线监测具有... 功率金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的健康监测技术对于保障电力电子装置的可靠性具有重要意义。对于功率MOSFET来说,阈值电压发生偏移是其门极氧化物发生衰退或其结温发生变化的重要标志,因而实现阈值电压的实时在线监测具有重要意义。传统的阈值电压监测,需要同时监测功率MOSFET的栅源极电压以及漏极电流。监测漏极电流时,电流测量量程需要设置得足够宽以覆盖电路的正常工作电流范围,否则会导致监测开启电流波形时发生畸变。但是,若量程设置得足够宽,这又会导致量化误差的增大,以至于无法精确监测开启电流。该文利用电力电子电路中的寄生电感,提出了一种简单易实现的阈值电压在线监测方法,该方法无需电流传感器,能够实现对阈值电压的在线精确跟踪。最后,仿真和实验结果验证了所提测量方法的有效性。 展开更多

关键词 状态监测 功率金属-氧化物半导体场效应晶体管 阈值电压 结温 在线监测

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锗硅HBT BiCMOS工艺中的p-i-n开关二极管设计

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作者 刘冬华 胡君 +3 位作者 钱文生 陈帆 陈雄斌 段文婷 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2012年第4期271-275,共5页

介绍了一种集成在BiCMOS工艺的p-i-n开关二极管的器件。它由在STI下面的n型赝埋层作为p-i-n的n区,锗硅npn异质结双极型晶体管的重掺杂外基区作为p-i-n的p区。同时新开发了穿过场氧的深接触孔工艺用于赝埋层的直接引出,并采用p-i-n注入... 介绍了一种集成在BiCMOS工艺的p-i-n开关二极管的器件。它由在STI下面的n型赝埋层作为p-i-n的n区,锗硅npn异质结双极型晶体管的重掺杂外基区作为p-i-n的p区。同时新开发了穿过场氧的深接触孔工艺用于赝埋层的直接引出,并采用p-i-n注入用于对i区进行轻掺杂。借助半导体工艺与器件仿真软件,得到了有源区尺寸、赝埋层到有源区的距离、p-i-n注入条件等关键工艺参数对p-i-n性能的影响。最后优化设计的p-i-n二极管,其在2.4 GHz频率下的指标参数,如插入损耗为-0.56 dB,隔离度为-22.26 dB,击穿电压大于15 V,它达到了WiFi电路中的开关器件的性能要求。 展开更多

关键词 P-I-N二极管 锗硅异质结双极型晶体管 双极互补金属氧化物半导体 赝埋层 工艺和器件仿真

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