發(fā)布時(shí)間：2018-06-07 14:31

  本文選題：氮化鎵(GaN)整流器 + 凹槽柵　； 參考：《電子科技大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：氮化鎵(GaN)功率器件因能實(shí)現(xiàn)高功率、高頻率、高線性度、高效率等特點(diǎn)吸引著其在功率器件應(yīng)用領(lǐng)域的快速發(fā)展。整流器在功率應(yīng)用領(lǐng)域中占有重要地位,開發(fā)一種具有低正向開啟電壓、低反向漏電和高反向耐壓能力的高性能GaN功率整流器對(duì)于實(shí)際應(yīng)用具有重要意義。本文的工作就是提出具有該高性能的GaN功率整流器。主要研究內(nèi)容包括:(1)提出一種具有結(jié)終端混合陽極結(jié)構(gòu)的GaN功率整流器(AlGaN/GaN Power Rectifier with Edge-Terminated Hybrid Anode,ETH-Rectifier)。ETH-Rectifier的特點(diǎn)為:1、采用刻蝕凹槽的方式優(yōu)化柵下方AlGa N勢(shì)壘層的厚度實(shí)現(xiàn)對(duì)二維電子氣濃度(2DEG)的調(diào)制,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)器件的正向開啟電壓的調(diào)制。仿真表明ETH-Rectifier的開啟電壓為0.25V,是常規(guī)肖特基二極管(SBD)開啟電壓的1/6。2、在靠近陰極一側(cè)的肖特基凹槽中引入結(jié)終端大幅降低整流器的反向漏電,提高反向耐壓。與沒有結(jié)終端的器件相比,該ETH-Rectifier的反向漏電流在反向偏壓為-100V時(shí)降低了5個(gè)量級(jí)。在陽極到陰極的距離Lac=5.0μm時(shí),沒有結(jié)終端的器件在漏電流為10μA/mm時(shí)擊穿電壓為400V,而ETH-Rectifier在漏電流為1μA/mm時(shí)擊穿電壓達(dá)到510V。且引入2.0μm長的場板后,器件耐壓值從510V提高至800V,提升了56.86%。并根據(jù)BFOM值優(yōu)化結(jié)終端和場板的長分別為1.0μm和2.0μm。(2)根據(jù)仿真中ETH-Rectifier存在的問題和參數(shù)的優(yōu)化選取,在實(shí)際器件設(shè)計(jì)中提出優(yōu)化結(jié)構(gòu):具有MIS柵混合陽極的GaN功率整流器(AlGaN/GaN Power Rectifier with MIS-Gated Hybrid Anode,MG-HAR)。MG-HAR的特點(diǎn)為:1、同樣采用刻蝕凹槽方式調(diào)制開啟電壓,測試表明MG-HAR的開啟電壓為0.6V,而同比SBD的為0.9V。2、凹槽中全部淀積上柵介質(zhì)來減小漏電提高耐壓。在Lac=5.0μm時(shí),偏壓-100V內(nèi)MG-HAR的反向漏電比SBD低兩個(gè)量級(jí)。定義MG-HAR在漏電為10μA/mm時(shí)擊穿,則MG-HAR在Lac=5.0μm和10.0μm下?lián)舸╇妷悍謩e為438V和575V,這已超過Lac=20.0μm下SBD的擊穿電壓值(512V@1mA/mm)。Lac=20.0μm下MG-HAR的擊穿電壓更是可以高達(dá)1100V,且在790V之前器件漏電都低于1μA/mm。
[Abstract]:Because of its high power, high frequency, high linearity and high efficiency, gallium nitride (gan) power devices have attracted the rapid development in the field of power devices. Rectifier plays an important role in the field of power application. It is of great significance to develop a high performance GaN power rectifier with low forward switching voltage, low reverse leakage and high reverse voltage resistance. The work of this paper is to propose a high performance GaN power rectifier. The main research contents include: 1) A kind of GaN power rectifier with junction terminal mixed anode structure is proposed. The characteristic of AlGaN / GaN Power Rectifier with Edge-Terminated Hybrid Power Rectifier with Edge-Terminated Hybrid ETH-Rectifier is: 1. The thickness of AlGa N barrier layer under gate is optimized by etching grooves. The modulation of electron gas concentration 2DEG), Thus, the forward voltage modulation of the device is realized. The simulation results show that the starting voltage of ETH-Rectifier is 0.25 V, which is 1 / 6. 2 of the conventional Schottky diode (SBD) start voltage. The junction terminal is introduced into the Schottky groove near the cathode side to greatly reduce the reverse leakage of rectifier and improve the reverse voltage. Compared with the devices without junction terminals, the reverse leakage current of the ETH-Rectifier is reduced by 5 orders of magnitude when the reverse bias voltage is -100V. When the distance from anode to cathode is Lac=5.0 渭 m, the breakdown voltage of the device without junction terminal is 400V when the leakage current is 10 渭 A/mm, and the breakdown voltage of ETH-Rectifier is 510V when the leakage current is 1 渭 A/mm. With the addition of 2.0 渭 m long field plate, the voltage resistance of the device is increased from 510V to 800V, which is 56.86. According to the BFOM value, the length of the junction terminal and the field plate are 1.0 渭 m and 2.0 渭 m.m-2, respectively. According to the problems existing in the ETH-Rectifier simulation and the optimization of the parameters, In the design of practical devices, the optimized structure is proposed: the GaN power rectifier with MIS gate hybrid anode has the characteristics of AlGaN / GaN Power Rectifier with MIS-Gated Hybrid Power Rectifier with MIS-Gated Hybrid MG-HARR. MG-HAR is 1: 1, and also modulates the starting voltage by etching grooves. The test results show that the opening voltage of MG-HAR is 0.6V, while that of SBD is 0.9V.2.All of the grooves are deposited with gate dielectrics to reduce leakage and improve the voltage. At Lac=5.0 渭 m, the reverse leakage of MG-HAR at bias voltage -100V is two orders of magnitude lower than that of SBD. The breakdown voltage of MG-HAR is 438V at Lac=5.0 渭 m and 575V at 10.0 渭 m when the leakage current is 10 渭 A/mm, which is higher than that of SBD at Lac=20.0 渭 m. The breakdown voltage of MG-HAR at Lac=20.0 渭 m is higher than that of SBD at 512V 1mApmmmmmmmm, and the breakdown voltage of MG-HAR at 20.0 渭 m can be as high as 1100V, and the leakage voltage of MG-HAR is lower than 1 渭 A / mmm. before 790V, the breakdown voltage of MG-HAR is lower than 1 渭 A / mmm.
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN35

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本文編號(hào)：1991512