發(fā)布時(shí)間：2021-04-25 19:10

　　光電導(dǎo)開關(guān)因其高耐壓、高功率、響應(yīng)快及工作不受電磁干擾等優(yōu)良特性,在功率器件與超快器件里備受關(guān)注,使其在高功率超寬帶脈沖產(chǎn)生領(lǐng)域和超快電子學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域中有著廣闊的發(fā)展前景,有潛力成為脈沖產(chǎn)生系統(tǒng)中的核心部件。本文分析了光電導(dǎo)開關(guān)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及目前實(shí)用化進(jìn)程中存在的問(wèn)題,在分析對(duì)比第一代半導(dǎo)體Si和第二代半導(dǎo)體GaAs等不同半導(dǎo)體材料的物理特性后,選取摻鐵半絕緣氮化鎵襯底作為器件的襯底材料,設(shè)計(jì)耐壓能力為10kV且能用532nm激光觸發(fā)的氮化鎵光電導(dǎo)開關(guān)。當(dāng)前傳統(tǒng)縱向結(jié)構(gòu)氮化鎵光電導(dǎo)開關(guān)的擊穿場(chǎng)強(qiáng)遠(yuǎn)小于本征禁帶寬度對(duì)應(yīng)的理論值,本文分析其原因后,首先提出了垂直雙擴(kuò)散絕緣柵型光電導(dǎo)開關(guān)結(jié)構(gòu)—在光電導(dǎo)開關(guān)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上增加垂直雙擴(kuò)散場(chǎng)效應(yīng)晶體管元胞陣列,即引入了一個(gè)可由柵壓控制的反向pn結(jié),不僅利用空間電荷區(qū)對(duì)半絕緣GaN:Fe內(nèi)載流子的驅(qū)逐作用降低高壓漏電流,而且基于柵極快速開通特性該pn結(jié)的電壓可以動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)移給光觸發(fā)區(qū),并將所提出新型器件結(jié)構(gòu)在Silvaco平臺(tái)中進(jìn)行建模仿真。然后逐一分析了器件的靜態(tài)特性、動(dòng)態(tài)特性及光電流的輸出特性。建模仿真結(jié)果證明,與傳統(tǒng)型相比,垂直雙擴(kuò)散絕緣柵型光... 

【文章來(lái)源】：西安理工大學(xué)陜西省

【文章頁(yè)數(shù)】：61 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 光電導(dǎo)開關(guān)器件簡(jiǎn)介
    1.2 光電導(dǎo)開關(guān)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 寬禁帶功率器件國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
    1.4 本文研究?jī)?nèi)容與意義
2 VDIG-PCSS結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與建模
    2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與工作原理
    2.2 器件仿真工具
        2.2.1 Silvaco TCAD簡(jiǎn)介
        2.2.2 Devedit模塊
        2.2.3 Atlas模塊
    2.3 VDIG-PCSS器件建模
        2.3.1 選取物理模型
        2.3.2 器件模型
    2.4 本章小節(jié)
3 VDIG-PCSS靜態(tài)特性仿真與結(jié)果分析
    3.1 靜態(tài)特性分析
    3.2 靜態(tài)參數(shù)優(yōu)化
        3.2.1 橫向變摻雜作用驗(yàn)證
        3.2.2 外延層的參數(shù)優(yōu)化
    3.3 本章小節(jié)
4 VDIG-PCSS動(dòng)態(tài)特性仿真與結(jié)果分析
    4.1 動(dòng)態(tài)分壓特性
    4.2 光電流的輸出特性
    4.3 本章小節(jié)
5 測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與可行性驗(yàn)證
    5.1 GaN:Fe電阻率與擊穿場(chǎng)強(qiáng)實(shí)測(cè)
    5.2 527nm激光觸發(fā)GaN:Fe開關(guān)實(shí)驗(yàn)
    5.3 測(cè)試電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)與可行性驗(yàn)證
    5.4 本章小節(jié)
6 總結(jié)與展望
    6.1 本文研究工作總結(jié)
    6.2 未來(lái)工作展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]一種900 V JTE結(jié)構(gòu)VDMOS終端設(shè)計(jì)[J]. 石存明,馮全源,陳曉培.  微電子學(xué)與計(jì)算機(jī). 2016(04)
[2]摻Fe高阻GaN緩沖層特性及其對(duì)AlGaN/GaN高電子遷移率晶體管器件的影響研究[J]. 王凱,邢艷輝,韓軍,趙康康,郭立建,于保寧,鄧旭光,范亞明,張寶順.  物理學(xué)報(bào). 2016(01)
[3]VDMOS結(jié)終端技術(shù)對(duì)比研究[J]. 趙圣哲,李理,趙文魁.  半導(dǎo)體技術(shù). 2016(01)
[4]2012年IEEE國(guó)際功率半導(dǎo)體器件（電力電子器件）及功率集成電路會(huì)議綜述[J]. 胡冬青.  電力電子. 2012(05)
[5]不同形狀的光斑觸發(fā)砷化鎵光導(dǎo)開關(guān)[J]. 袁建強(qiáng),劉宏偉,劉金鋒,李洪濤,謝衛(wèi)平,王新新,江偉華.  強(qiáng)激光與粒子束. 2010(03)
[6]50kV半絕緣GaAs光導(dǎo)開關(guān)[J]. 袁建強(qiáng),劉宏偉,劉金鋒,李洪濤,謝衛(wèi)平,王新新,江偉華.  強(qiáng)激光與粒子束. 2009(05)
[7]影響超快光電導(dǎo)開關(guān)關(guān)斷特性的主次因素[J]. 王馨梅,施衛(wèi).  西安理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2008(04)
[8]非線性GaAs光電導(dǎo)開關(guān)的瞬態(tài)特性分析（英文）[J]. 王馨梅,施衛(wèi),屈光輝,田立強(qiáng).  半導(dǎo)體學(xué)報(bào). 2008(06)
[9]超快大功率SiC光導(dǎo)開關(guān)的研究[J]. 嚴(yán)成鋒,施爾畏,陳之戰(zhàn),李祥彪,肖兵.  無(wú)機(jī)材料學(xué)報(bào). 2008(03)
[10]功率半導(dǎo)體器件的場(chǎng)限環(huán)研究[J]. 遇寒,沈克強(qiáng).  電子器件. 2007(01)

博士論文
[1]氮化鎵基半導(dǎo)體電力電子器件擊穿機(jī)理研究[D]. 趙勝雷.西安電子科技大學(xué) 2015

碩士論文
[1]硅基GaN功率MISFET新結(jié)構(gòu)研究[D]. 王澤恒.電子科技大學(xué) 2017
[2]VDMOS器件的自熱效應(yīng)及高溫?zé)彷d流子效應(yīng)的研究[D]. 儲(chǔ)曉磊.安徽大學(xué) 2016
[3]700V功率VDMOS設(shè)計(jì)[D]. 干紅林.西南交通大學(xué) 2015
[4]高壓VDMOS閾值電壓的工藝優(yōu)化[D]. 洪春雷.電子科技大學(xué) 2014
[5]600V功率VD-MOSFET器件仿真[D]. 謝承飛.大連理工大學(xué) 2013
[6]SiC VDMOS器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及界面陷阱效應(yīng)研究[D]. 高云斌.電子科技大學(xué) 2013
[7]功率VDMOS器件的低溫可靠性研究[D]. 郭玉龍.西安電子科技大學(xué) 2013
[8]基于SILVACO模擬的100V VDMOSFET研究和設(shè)計(jì)[D]. 宮在君.遼寧大學(xué) 2011
[9]基于VDMOS結(jié)構(gòu)參數(shù)的TCAD模擬研究[D]. 王玲.哈爾濱理工大學(xué) 2011
[10]功率VDMOS器件結(jié)構(gòu)與優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[D]. 王蓉.西安電子科技大學(xué) 2010



本文編號(hào)：3159934