作為一種新型的寬禁帶（WBG）半導(dǎo)體材料,碳化硅（SiC）憑其出色的物理特性越來(lái)越收到工業(yè)界的關(guān)注。作為當(dāng)今最流行的WBG功率器件,SiC MOSFET已被廣泛地研究并應(yīng)用于高頻變流器。在電力電子應(yīng)用中,由于電感負(fù)載和雜散電感的存在,漏電流突變產(chǎn)生的反電勢(shì)可能會(huì)迫使功率MOSFET發(fā)生雪崩擊穿,甚至損壞器件。分析SiC MOSFET的雪崩擊穿特性對(duì)理解器件失效機(jī)理和更好的應(yīng)用器件起著至關(guān)重要的作用。非鉗位感性開(kāi)關(guān)（Unclamped Inductive Switching,UIS）狀況通常被認(rèn)為是功率MOS管在電力電子應(yīng)用中所遭受的最極端應(yīng)力情況,目前國(guó)內(nèi)外功率半導(dǎo)體器件通用的雪崩特性測(cè)試方法也選用非鉗位感性開(kāi)關(guān)測(cè)試（UIS test）。本文基于UIS測(cè)試原理,設(shè)計(jì)了雪崩測(cè)試硬件電路和上位機(jī)監(jiān)測(cè)平臺(tái),搭建了功率MOSFET雪崩測(cè)試系統(tǒng)。對(duì)Cree公司的C2M0280120D和C3M0280090D SiC MOSFET進(jìn)行不同實(shí)驗(yàn)條件下的非破壞性和破壞性UIS測(cè)試,并總結(jié)其雪崩特性。基于傳統(tǒng)結(jié)溫估算公式,對(duì)UIS測(cè)試中器件的平均結(jié)溫和雪崩擊穿狀態(tài)期間的瞬態(tài)結(jié)溫進(jìn)行估算。此外,建立了器件... 

【文章來(lái)源】： 徐曉筱 浙江大學(xué)

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

VDMOS剖面圖

浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文第1章緒論4圖1.1VDMOS剖面圖圖1.2VDMOS三維結(jié)構(gòu)圖延層構(gòu)成一個(gè)反并聯(lián)的寄生二極管，外延層的厚度決定了它的耐壓能力。P體區(qū)、源區(qū)和外延層構(gòu)成了一個(gè)內(nèi)部寄生BJT，當(dāng)寄生BJT被觸發(fā)導(dǎo)通時(shí)，會(huì)對(duì)器件造成損傷。VDMOS結(jié)構(gòu)不僅保持原來(lái)平面結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，而且由于具有短溝道、高阻漂移區(qū)和垂直導(dǎo)電的特點(diǎn)，大幅提升了器件的耐壓和載流能力，使得功率MOSFET真正進(jìn)入了電力電子器件的范疇。具體的技術(shù)特點(diǎn)如下:（1）高輸入阻抗和低驅(qū)動(dòng)功率VDMOS是電壓型器件，輸入阻抗較大，一般在100M量級(jí)，驅(qū)動(dòng)電流在100nA量級(jí)，直流電流增益大，因此具有功耗低和抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。（2）開(kāi)關(guān)速度快

浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文第1章緒論5開(kāi)關(guān)時(shí)間一般為1～10ns量級(jí)，較好降低了開(kāi)關(guān)損耗。（3）更寬的安全工作區(qū)域電流具有負(fù)溫度系數(shù)，避免了溫升效應(yīng)引起的惡性循環(huán)，無(wú)二次擊穿現(xiàn)象。（4）具有準(zhǔn)飽和效應(yīng)P區(qū)形成的n溝結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管中載流子速度達(dá)到飽和，使得VDMOS的輸出電流有一個(gè)極限，即漏源電流隨著柵極電壓的上升不在增大。（5）溫度特性好溝道電阻具有正溫度系數(shù)，電流具有負(fù)溫度系數(shù)，因此VDMOS具有較好的熱穩(wěn)定性。VDMOS工作原理和普通MOS管一樣,圖1.3為VDMOS的靜態(tài)輸出特性曲線。當(dāng)小于開(kāi)啟電壓時(shí)，pn-結(jié)反向偏置，器件關(guān)斷，柵極移走電荷的速度決定了關(guān)斷時(shí)間。當(dāng)柵源電壓VGS大于器件的開(kāi)啟電壓VTH時(shí),水平溝道表面形成強(qiáng)反型層,這個(gè)反型的溝道成為iDS電流的通道，器件導(dǎo)通。在正向電阻區(qū)，器件處于充分導(dǎo)通，Ugs和Uds的增加均可使ID增大，此時(shí)器件類(lèi)似線性電阻，曲線的斜率即為其導(dǎo)通電阻值。導(dǎo)通電阻是功率器件的重要參數(shù)之一，表示了器件的電流驅(qū)動(dòng)能力。隨著漏源電壓的增加，溝道中載流子的散射速度達(dá)到其極限值，載流子開(kāi)始擺脫溝道電場(chǎng)的影響進(jìn)入飽和區(qū)。當(dāng)Uds超過(guò)一定極限時(shí)，PN-結(jié)反偏并發(fā)生雪崩擊穿，甚至導(dǎo)致器件的失效。圖1.3VDMOS的靜態(tài)輸出特性曲線


本文編號(hào)：2978405