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Fabrication and characterization of the normally-off N-channel lateral 4H–SiC metal–oxide–semiconductor field-effect transistors
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作者 宋庆文 汤晓燕 +8 位作者 何艳静 唐冠男 王悦湖 张艺蒙 郭辉 贾仁需 吕红亮 张义门 张玉明 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2016年第3期362-365,共4页
In this paper, the normally-off N-channel lateral 4H-SiC metal-oxide-semiconductor field-effect transistors (MOSF- FETs) have been fabricated and characterized. A sandwich- (nitridation-oxidation-nitridation) type... In this paper, the normally-off N-channel lateral 4H-SiC metal-oxide-semiconductor field-effect transistors (MOSF- FETs) have been fabricated and characterized. A sandwich- (nitridation-oxidation-nitridation) type process was used to grow the gate dielectric film to obtain high channel mobility. The interface properties of 4H-SiC/SiO2 were examined by the measurement of HF l-V, G-V, and C-V over a range of frequencies. The ideal C-V curve with little hysteresis and the frequency dispersion were observed. As a result, the interface state density near the conduction band edge of 4H-SiC was reduced to 2 x 1011 eV-l.cm-2, the breakdown field of the grown oxides was about 9.8 MV/cm, the median peak field- effect mobility is about 32.5 cm2.V-1 .s-1, and the maximum peak field-effect mobility of 38 cm2-V-1 .s-1 was achieved in fabricated lateral 4H-SiC MOSFFETs. 展开更多
关键词 metal-oxide-semiconductor field-effect transistors 4H-sic field-effect mobility oxidation pro-cess
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Improved performance of 4H-SiC metal-semiconductor field-effect transistors with step p-buffer layer
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作者 邓小川 张波 +2 位作者 张有润 王易 李肇基 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2011年第1期584-588,共5页
An improved 4H-SiC metal-semiconductor field-effect transistors (MESFETs) with step p-buffer layer is proposed, and the static and dynamic electrical performances are analysed in this paper. A step p-buffer layer ha... An improved 4H-SiC metal-semiconductor field-effect transistors (MESFETs) with step p-buffer layer is proposed, and the static and dynamic electrical performances are analysed in this paper. A step p-buffer layer has been applied not only to increase the channel current, but also to improve the transconductance. This is due to the fact that the variation in p-buffer layer depth leads to the decrease in parasitic series resistance resulting from the change in the active channel thickness and modulation in the electric field distribution inside the channel. Detailed numerical simulations demonstrate that the saturation drain current and the maximum theoretical output power density of the proposed structure are about 30% and 37% larger than those of the conventional structure. The cut-off frequency and the maximum oscillation frequency of the proposed MESFETs are 14.5 and 62 GHz, respectively, which are higher than that of the conventional structure. Therefore, the 4H-SiC MESFETs with step p-buffer layer have superior direct-current and radio-frequency performances compared to the similar devices based on the conventional structure. 展开更多
关键词 4H-sic metal-semiconductor field-effect transistors step buffer laver
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集成低势垒二极管的1.2 kV SiC MOSFET器件功耗
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作者 孙佳萌 付浩 +2 位作者 魏家行 刘斯扬 孙伟锋 《太赫兹科学与电子信息学报》 2025年第4期309-316,共8页
针对SiC金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)在功率模块续流过程中引起的高续流损耗问题,提出集成低势垒二极管的SiC MOSFET(LBD-MOS)结构。对LBD-MOS和传统的SiC MOSFET(CON-MOS)在相同面积下的总功耗进行研究,仿真结果表明,LBD-MO... 针对SiC金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)在功率模块续流过程中引起的高续流损耗问题,提出集成低势垒二极管的SiC MOSFET(LBD-MOS)结构。对LBD-MOS和传统的SiC MOSFET(CON-MOS)在相同面积下的总功耗进行研究,仿真结果表明,LBD-MOS的续流压降U_(F)为1.6 V,比CON-MOS降低了50%;LBD-MOS的开关损耗E_(switch)为187.3μJ,比CON-MOS降低了6%;在工作频率为10 kHz,占空比为50%的工作条件下,LBD-MOS的总功耗比CON-MOS降低了22.6%。LBD-MOS适用于续流占比高于50%、开关频率不高于1 MHz的工作条件。 展开更多
关键词 sic金属-氧化物半导体场效应晶体管(mosfet) 集成低势垒二极管 导通功耗 续流功耗 开关功耗 反向恢复功耗
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Modeling electric field of power metal-oxide-semiconductor field-effect transistor with dielectric trench based on Schwarz–Christoffel transformation 被引量:1
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作者 Zhi-Gang Wang Tao Liao Ya-Nan Wang 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2019年第5期366-373,共8页
A power metal-oxide-semiconductor field-effect transistor(MOSFET) with dielectric trench is investigated to enhance the reversed blocking capability. The dielectric trench with a low permittivity to reduce the electri... A power metal-oxide-semiconductor field-effect transistor(MOSFET) with dielectric trench is investigated to enhance the reversed blocking capability. The dielectric trench with a low permittivity to reduce the electric field at reversed blocking state has been studied. To analyze the electric field, the drift region is segmented into four regions, where the conformal mapping method based on Schwarz–Christoffel transformation has been applied. According to the analysis, the improvement in the electric field for using the low permittivity trench is mainly due to the two electric field peaks generated in the drift region around this dielectric trench. The analytical results of the electric field and the potential models are in good agreement with the simulation results. 展开更多
关键词 CONFORMAL mapping Schwarz–Christoffel TRANSFORMATION electric field TRENCH metal-oxidesemiconductor field-effect transistor (mosfet) breakdown voltage
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车用SiC-MOSFET的应用与技术发展综述
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作者 李尊 张政 +1 位作者 吴毅卓 王学耀 《汽车工程师》 2025年第4期1-9,共9页
针对硅基绝缘栅双极型晶体管(IGBT)难以进一步满足电动汽车高功率密度、低导通损耗、高散热能力等需求的不足,综述了车用碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管(SiC-MOSFET)的最新研究进展。通过总结SiC-MOSFET在电动汽车牵引逆变器、DC/D... 针对硅基绝缘栅双极型晶体管(IGBT)难以进一步满足电动汽车高功率密度、低导通损耗、高散热能力等需求的不足,综述了车用碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管(SiC-MOSFET)的最新研究进展。通过总结SiC-MOSFET在电动汽车牵引逆变器、DC/DC电源变换器和车载充电机(OBC)应用场景下的特点,分析了目前车用SiC-MOSFET在成本、可靠性及散热方面的技术挑战,并探讨了其在微型化、先进封装、多芯片集成和成本方面的发展趋势。 展开更多
关键词 电动汽车 碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管 功率半导体芯片 导通损耗 转换效率
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SiC MOSFET的质子单粒子效应
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作者 史慧琳 郭刚 +4 位作者 张峥 李府唐 刘翠翠 张艳文 殷倩 《半导体技术》 CAS 北大核心 2024年第7期654-659,共6页
SiC金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)在深空探测领域具有广阔的应用前景,但空间质子引发的单粒子效应(SEE)对航天器稳定运行造成了严重威胁。对平面栅结构与非对称沟槽栅结构的SiC MOSFET进行了能量为70、100与200 MeV的质子辐照... SiC金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)在深空探测领域具有广阔的应用前景,但空间质子引发的单粒子效应(SEE)对航天器稳定运行造成了严重威胁。对平面栅结构与非对称沟槽栅结构的SiC MOSFET进行了能量为70、100与200 MeV的质子辐照实验。实验结果表明,两种SiC MOSFET的单粒子烧毁(SEB)阈值电压均大于额定漏源电压的75%;SEB阈值电压随质子能量升高而降低。对两种器件进行辐照后栅应力测试发现,两种结构的器件由于沟道不同而对栅应力的响应存在差异;不同的质子能量会在栅极引入不同程度的辐射损伤,低能质子更容易在栅氧化层发生碰撞而引入氧化物潜在损伤。该研究可为揭示SiC MOSFET质子SEE机理和评估抗辐射能力提供参考。 展开更多
关键词 碳化硅(sic) 金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet) 单粒子效应(SEE) 单粒子烧毁(SEB) 电离效应 辐射损伤
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Proton induced radiation effect of SiC MOSFET under different bias 被引量:1
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作者 张鸿 郭红霞 +11 位作者 雷志锋 彭超 马武英 王迪 孙常皓 张凤祁 张战刚 杨业 吕伟 王忠明 钟向丽 欧阳晓平 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第10期708-715,共8页
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)... 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 investigated.The drain current of SiC MOSFET under turn-on bias increases linearly with the increase of proton fluence during the proton irradiation.When 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 serious.In 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 most.By 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 damage.The 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. 展开更多
关键词 PROTON silicon carbide metaloxidesemiconductor field-effect transistor(sic mosfet) degradation defect ionization radiation damage
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SiC SBD与MOSFET温度传感器的特性
8
作者 张林 杨小艳 +3 位作者 高攀 张赞 胡笑钏 高恬溪 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2017年第2期115-118,共4页
对SiC肖特基势垒二极管(SBD)和金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)温度传感器进行了理论分析与测试。基于器件的工作原理,分析了影响传感器灵敏度的因素,SiC SBD温度传感器的灵敏度主要受理想因子的影响,而SiC MOSFET温度传感器的灵... 对SiC肖特基势垒二极管(SBD)和金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)温度传感器进行了理论分析与测试。基于器件的工作原理,分析了影响传感器灵敏度的因素,SiC SBD温度传感器的灵敏度主要受理想因子的影响,而SiC MOSFET温度传感器的灵敏度主要受栅氧化层厚度等因素的影响。仿真结果表明,SiC MOSFET温度传感器的灵敏度随偏置电流下降或者栅氧化层厚度增加而上升。实测结果表明,两种传感器的最高工作温度均超过400℃,其中SiC SBD温度传感器在较宽的温度范围实现了更好的线性度,而SiC MOSFET温度传感器的灵敏度更高。研究结果表明,SiC MOSFET作为高温温度传感器具有灵敏度高和设计灵活度高等方面的显著优势。 展开更多
关键词 碳化硅 温度传感器 肖特基势垒二极管(SBD) 金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet) 高温
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SiC MOSFET和GaN HEMT的导通电阻可靠性评估 被引量:1
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作者 蒋多晖 周伟成 +1 位作者 张斌 郭清 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2018年第12期936-940,963,共6页
碳化硅金属氧化物半导体场效应管(Si C MOSFET)和氮化镓高电子迁移率晶体管(GaN HEMT)这两种器件内部存在容易捕获电子的"陷阱",会影响导电沟道的性能,进而影响器件的导通电阻。对SiC MOSFET和GaN HEMT各选取了一款典型的商... 碳化硅金属氧化物半导体场效应管(Si C MOSFET)和氮化镓高电子迁移率晶体管(GaN HEMT)这两种器件内部存在容易捕获电子的"陷阱",会影响导电沟道的性能,进而影响器件的导通电阻。对SiC MOSFET和GaN HEMT各选取了一款典型的商用器件,分别对Si C MOSFET和GaN HEMT的导通电阻可靠性进行了测试。测试结果表明,Si C MOSFET的导通电阻变化量相对小,且应力停止后导通电阻可以恢复到初始状态,这说明其界面态陷阱密度比GaN HEMT更低,因此实际应用中无需考虑导通电阻的稳定性;而GaN HEMT的动态电阻变化较大,这极大地增加了导通损耗,影响系统的可靠性,因此在实际应用中需要考虑导通电阻变化对导通性能的影响。 展开更多
关键词 碳化硅金属氧化物半导体场效应管(sicmosfet) 氮化镓高电子迁移率晶体管(GaNHEMT) 高温 稳定性 可靠性
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SiC JBS二极管和SiC MOSFET的空间辐照效应及机理 被引量:4
10
作者 张鸿 郭红霞 +6 位作者 顾朝桥 柳奕天 张凤祁 潘霄宇 琚安安 刘晔 冯亚辉 《太赫兹科学与电子信息学报》 2022年第9期884-896,共13页
基于第六代650 V碳化硅结型肖特基二极管(SiC JBS Diode)和第三代900 V碳化硅场效应晶体管(SiC MOSFET),开展SiC功率器件的单粒子效应、总剂量效应和位移损伤效应研究。20~80 MeV质子单粒子效应实验中,SiC功率器件发生单粒子烧毁(SEB)... 基于第六代650 V碳化硅结型肖特基二极管(SiC JBS Diode)和第三代900 V碳化硅场效应晶体管(SiC MOSFET),开展SiC功率器件的单粒子效应、总剂量效应和位移损伤效应研究。20~80 MeV质子单粒子效应实验中,SiC功率器件发生单粒子烧毁(SEB)时伴随着波浪形脉冲电流的产生,辐照后SEB器件的击穿特性完全丧失。SiC功率器件发生SEB时的累积质子注量随偏置电压的增大而减小。利用计算机辅助设计工具(TCAD)开展SiC MOSFET的单粒子效应仿真,结果表明,重离子从源极入射器件时,具有更短的SEB发生时间和更低的SEB阈值电压。栅-源拐角和衬底-外延层交界处为SiC MOSFET的SEB敏感区域,强电场强度和高电流密度的同时存在导致敏感区域产生过高的晶格温度。SiC MOSFET在栅压偏置(U_(GS)=3 V,U_(DS)=0 V)下开展钴源总剂量效应实验,相比于漏压偏置(U_(GS)=0 V,U_(DS)=300 V)和零压偏置(U_(GS)=U_(DS)=0 V),出现更严重的电学性能退化。利用中带电压法分析发现,栅极偏置下氧化层内的垂直电场提升了陷阱电荷的生成率,加剧了阈值电压的退化。中子位移损伤会导致SiC JBS二极管的正向电流和反向电流减小。在漏极偏置下进行中子位移损伤效应实验,SiC MOSFET的电学性能退化最严重。该研究为空间用SiC器件的辐射效应机理及抗辐射加固研究提供了一定的参考和支撑。 展开更多
关键词 碳化硅结型肖特基二极管 碳化硅场效应晶体管 单粒子烧毁 计算机辅助设计 总剂量效应 位移损伤效应
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Experiment and simulation on degradation and burnout mechanisms of SiC MOSFET under heavy ion irradiation 被引量:3
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作者 张鸿 郭红霞 +9 位作者 雷志锋 彭超 张战刚 陈资文 孙常皓 何玉娟 张凤祁 潘霄宇 钟向丽 欧阳晓平 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第2期525-534,共10页
Experiments and simulation studies on 283 MeV I ion induced single event effects of silicon carbide(SiC) metal–oxide–semiconductor field-effect transistors(MOSFETs) were carried out. When the cumulative irradiation ... Experiments and simulation studies on 283 MeV I ion induced single event effects of silicon carbide(SiC) metal–oxide–semiconductor field-effect transistors(MOSFETs) were carried out. When the cumulative irradiation fluence of the SiC MOSFET reached 5×10^(6)ion·cm^(-2), the drain–gate channel current increased under 200 V drain voltage, the drain–gate channel current and the drain–source channel current increased under 350 V drain voltage. The device occurred single event burnout under 800 V drain voltage, resulting in a complete loss of breakdown voltage. Combined with emission microscope, scanning electron microscope and focused ion beam analysis, the device with increased drain–gate channel current and drain–source channel current was found to have drain–gate channel current leakage point and local source metal melt, and the device with single event burnout was found to have local melting of its gate, source, epitaxial layer and substrate. Combining with Monte Carlo simulation and TCAD electrothermal simulation, it was found that the initial area of single event burnout might occur at the source–gate corner or the substrate–epitaxial interface, electric field and current density both affected the lattice temperature peak. The excessive lattice temperature during the irradiation process appeared at the local source contact, which led to the drain–source channel damage. And the excessive electric field appeared in the gate oxide layer, resulting in drain–gate channel damage. 展开更多
关键词 heavy ion silicon carbide metaloxidesemiconductor field-effect transistors(sic mosfet) drain–gate channel drain–source channel single event burnout TCAD simulation
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环境温度对SiC MOSFET的总剂量辐射效应影响
12
作者 蒲晓娟 冯皓楠 +3 位作者 梁晓雯 魏莹 余学峰 郭旗 《太赫兹科学与电子信息学报》 2022年第9期908-914,共7页
开展不同温度下碳化硅(SiC)金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)总剂量效应研究。采用^(60)Coγ射线对三款国内外生产的SiCMOSFET器件进行总剂量辐照试验,获得器件阈值电压、击穿电压、导通电阻、漏电流等参数分别在25℃,100℃,175... 开展不同温度下碳化硅(SiC)金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)总剂量效应研究。采用^(60)Coγ射线对三款国内外生产的SiCMOSFET器件进行总剂量辐照试验,获得器件阈值电压、击穿电压、导通电阻、漏电流等参数分别在25℃,100℃,175℃下的辐射损伤特性,比较器件在不同温度下辐照后器件的退化程度。仿真实验结果表明,不同器件的阈值电压、静态漏电流以及亚阈特性等辐射损伤变化都表现出对环境温度的敏感性,而导通电阻、击穿电压等则相对不敏感。此外SiCMOSFET总剂量辐射响应特性对环境温度的敏感性,还随生产厂家的不同而呈现明显差异性。分析认为,在其他条件相同情况下,器件的阈值电压、静态漏电等参数的退化程度随着辐照温度的升高而降低,主要是由于高温辐照时器件发生隧穿退火效应引起。 展开更多
关键词 sic金属氧化物半导体 总剂量效应 温度 静态参数
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6.5 kV SiC MOSFET的优化及开关特性
13
作者 魏晓光 张文婷 +3 位作者 申占伟 田丽欣 孙国胜 杨霏 《半导体技术》 CAS 北大核心 2022年第8期612-620,共9页
优化设计了电力系统用6.5 kV SiC MOSFET,测得该器件的导通电流为25 A,阻断电压为6800 V,器件的巴利加优值(BFOM)达到925 MW/cm^(2)。基于感性负载测试电路测试了器件的高压开关瞬态波形。在此基础上,借助仿真软件构建6.5 kV SiC MOSFE... 优化设计了电力系统用6.5 kV SiC MOSFET,测得该器件的导通电流为25 A,阻断电压为6800 V,器件的巴利加优值(BFOM)达到925 MW/cm^(2)。基于感性负载测试电路测试了器件的高压开关瞬态波形。在此基础上,借助仿真软件构建6.5 kV SiC MOSFET芯片级和器件级仿真模型,通过改变器件元胞结构、阱区掺杂浓度、栅极电阻、寄生电感等参数,研究了6.5 kV SiC MOSFET开关瞬态过程和电学振荡影响因素。结果表明,减小结型场效应晶体管(JFET)宽度有利于提高器件dV/dt能力,而源极寄生电感和栅极电阻是引起栅极电压振荡的重要因素。研究结果有助于分析研究6.5 kV SiC MOSFET在智能电网应用中的开关特性,使得基于SiC MOSFET的功率变换器系统具有更低的损耗、更高的频率和更高的可靠性。 展开更多
关键词 碳化硅(sic) 金属-氧化物-半导体场效应晶体管(mosfet) 开关瞬态 栅电荷 栅极电压振荡
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SiC MOSFET单粒子漏电退化的影响因素 被引量:1
14
作者 秦林生 汪波 +1 位作者 马林东 万俊珺 《半导体技术》 CAS 北大核心 2023年第11期972-976,984,共6页
高压功率器件是未来航天器进一步发展的关键,对SiC金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET)等高压大功率器件的抗辐射研究亟待突破。在不同偏置条件下对器件的单粒子效应(SEE)进行实验,结果表明,SiC MOSFET单粒子漏电退化效应与漏源电... 高压功率器件是未来航天器进一步发展的关键,对SiC金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET)等高压大功率器件的抗辐射研究亟待突破。在不同偏置条件下对器件的单粒子效应(SEE)进行实验,结果表明,SiC MOSFET单粒子漏电退化效应与漏源电压、离子注量以及反向栅源电压呈正相关。为进一步研究SiC MOSFET单粒子效应机理,结合实验数据进行TCAD仿真,发现器件发生单粒子效应时存在两种失效模式,第一种失效模式与Si基MOSFET类似,而第二种失效模式与SiC器件的特有结构密切相关,容易形成更高的分布电压,导致栅氧化层烧毁失效。该结果为抗辐照加固器件的研究提供了理论支撑。 展开更多
关键词 sic金属-氧化物-半导体场效应晶体管(mosfet) 单粒子效应(SEE) 漏电退化 漏源电压 离子注量
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1200V/30 A SiC MOSFET的结构设计与特性仿真
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作者 杨勇 封先锋 +3 位作者 林涛 臧源 蒲红斌 杨霏 《智能电网》 2015年第12期1154-1158,共5页
4H-SiC金属氧化物半导体场效应管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor,MOSFET)具有开关频率高、功率密度大、耐高温、抗辐照等优点,在军用和民用领域具有广阔的应用前景。针对漏源击穿电压1 200 V的设计目标,利用解析... 4H-SiC金属氧化物半导体场效应管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor,MOSFET)具有开关频率高、功率密度大、耐高温、抗辐照等优点,在军用和民用领域具有广阔的应用前景。针对漏源击穿电压1 200 V的设计目标,利用解析模型和数值仿真相结合的优化方法,通过分析元胞结构参数对器件电学特性的影响,确定4H-Si C MOSFET元胞的纵向与横向结构参数。仿真结果表明,优化设计的器件其特征导通电阻为4.75 m?·cm2,击穿电压为1 517 V,满足设计指标。 展开更多
关键词 4H-sic 金属氧化物半导体场效应管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor mosfet) 特征导通电阻 静态特性
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氮退火对SiC MOSFET静态电参数的影响 被引量:1
16
作者 高秀秀 柯攀 戴小平 《半导体技术》 CAS 北大核心 2022年第3期217-221,236,共6页
为了研究栅氧化后退火工艺条件对金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET)静态电参数的影响并分析实验数据,对栅氧化层采用不同温度、时间和气体进行氮退火,制备了n沟道4H-SiC双注入MOSFET(DIMOSFET)。对制备的DIMOSFET在结温25℃和175... 为了研究栅氧化后退火工艺条件对金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET)静态电参数的影响并分析实验数据,对栅氧化层采用不同温度、时间和气体进行氮退火,制备了n沟道4H-SiC双注入MOSFET(DIMOSFET)。对制备的DIMOSFET在结温25℃和175℃下进行了阈值电压和漏源电流的测试,并结合仿真探讨了SiC/SiO_(2)界面陷阱分布对25℃和175℃结温下阈值电压的影响以及沟道迁移率和库仑散射温度指数对漏源电流的影响。实验和仿真结果表明,随着NO退火温度的降低,漏源电流的温度系数由负转正,且沟道迁移率中库仑散射温度指数增加;高温N_(2)退火对静态电参数没有影响;界面空穴陷阱能级宽度对阈值电压的高温漂移量起主要作用;漏源电流随沟道迁移率的增加呈非线性增长。 展开更多
关键词 4H-sic 双注入金属-氧化物-半导体场效应晶体管(DImosfet) 界面陷阱 沟道迁移率 库仑散射 温度指数 TCAD仿真
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Si/SiC超结LDMOSFET的短路和温度特性
17
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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水下大功率高速电机SiC MOSFET逆变器设计及对比
18
作者 翟理 汪洋 +3 位作者 胡利民 刘国海 刘亚兵 马恩林 《水下无人系统学报》 2023年第6期966-975,共10页
随着“深远海”及高机动性、隐蔽性应用目标的提出,未来水下航行器动力系统需具备更高的转速、功率密度和效率。文中针对传统Si基功率器件在水下高速大功率电机应用中,由于开关性能限制,存在电机换相周期内斩波次数不够,给电机带来较大... 随着“深远海”及高机动性、隐蔽性应用目标的提出,未来水下航行器动力系统需具备更高的转速、功率密度和效率。文中针对传统Si基功率器件在水下高速大功率电机应用中,由于开关性能限制,存在电机换相周期内斩波次数不够,给电机带来较大的转矩脉动和损耗的问题,首先对功率器件损耗进行分析,在PSpice中建立仿真模型,对比了不同开关频率及温度下SiC金氧半场效晶体管(MOSFET)和绝缘栅双极晶体管(IGBT)损耗,并在Simulink中对比了不同开关频率下电机转矩脉动。利用SiC功率器件开关频率高、开关损耗低等优点,将SiC MOSFET应用于水下航行器大功率高速电机逆变器模块,对软硬件进行设计,并与IGBT逆变器进行效率对比,同时分析了SiC MOSFET在高频下对电机转矩脉动的影响,为SiC MOSFET在水下航行器中应用提供有益借鉴。 展开更多
关键词 水下航行器 sic金氧半场效晶体管 逆变器
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等平面化SiC MESFET的研制 被引量:2
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作者 杨霏 陈昊 +8 位作者 潘宏菽 默江辉 商庆杰 李亮 闫锐 冯震 杨克武 蔡树军 姚素英 《微纳电子技术》 CAS 2008年第8期440-443,483,共5页
在原有设计以及工艺的基础上,采用了器件表面等平面化处理及侧壁钝化工艺,器件工作电压大幅度提高,截止漏电流降低约两个数量级,跨导提高1.5mS/mm。2GHz下测试,微波功率附加效率提高10%左右,增益平均提高了2dB,在VDS=60V的条件下单管功... 在原有设计以及工艺的基础上,采用了器件表面等平面化处理及侧壁钝化工艺,器件工作电压大幅度提高,截止漏电流降低约两个数量级,跨导提高1.5mS/mm。2GHz下测试,微波功率附加效率提高10%左右,增益平均提高了2dB,在VDS=60V的条件下单管功率输出达到了86.5W。经过内匹配和功率合成研制成大功率的SiC脉冲功率管的综合性能较好,在250W的输出功率下,器件仍然保持高达10.5dB的高增益,功率附加效率30%。台阶仪和扫描电镜观测表明,台阶高度已经大大降低,侧壁得到了钝化,尖锐突起和凹坑都已经变得平缓。 展开更多
关键词 碳化硅(sic) 金属消特基势垒场效应晶体管 高增益 功率附加效率 大功率 等平面化 侧壁钝化
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SiC新一代电力电子器件的进展 被引量:27
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作者 赵正平 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2013年第2期81-88,共8页
以SiC和GaN为代表的宽禁带半导体材料的突破给发展新一代电力电子带来希望。SiC材料具有比Si材料更高的击穿场强、更高的载流子饱和速度和更高的热导率,使SiC电力电子器件比Si的同类器件具有关断电压高、导通电阻小、开关频率高、效率... 以SiC和GaN为代表的宽禁带半导体材料的突破给发展新一代电力电子带来希望。SiC材料具有比Si材料更高的击穿场强、更高的载流子饱和速度和更高的热导率,使SiC电力电子器件比Si的同类器件具有关断电压高、导通电阻小、开关频率高、效率高和高温性能好的特点。SiC电力电子器件将成为兆瓦电子学和绿色能源发展的重要基础之一。综述了SiC新一代电力电子器件的发展历程、现状、关键技术突破和应用研究。所评估的器件包含SiC SBD、SiC pin二极管、SiC JBS二极管、SiC MOFET、SiC IGBT、SiC GTO晶闸管、SiC JFET和SiC BJT。器件的评估重点是外延材料的结构、器件结构优化、器件性能、可靠性和应用特点。最后总结了新世纪以来SiC新一代电力电子器件的技术进步的亮点并展望了其技术未来发展的趋势。 展开更多
关键词 碳化硅 肖特基二极管 PIN二极管 金属氧化物场效应管 绝缘栅双极晶体管 栅关断晶闸管 结型场效应管 双极型晶体管
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