半導(dǎo)體器件是電力電子行業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。作為第三代半導(dǎo)體器件的重要代表,碳化硅（SiC）基功率器件憑借其高擊穿場(chǎng)強(qiáng)、高飽和電子遷移率、高熱導(dǎo)率等優(yōu)異的材料優(yōu)勢(shì),被越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于高壓、高溫、高頻、大功率的領(lǐng)域。功率SiC MOSFET被認(rèn)為是當(dāng)前主流的硅（Si）基IGBT的有力競(jìng)爭(zhēng)者。然而,就目前的商用SiC MOSFET器件而言,關(guān)于其異常工況下工作情況的研究仍不充分,這對(duì)基于SiC MOSFET器件的電力電子變換器設(shè)計(jì)帶來(lái)了不確定性。同時(shí),SiC/SiO2界面態(tài)與溝槽柵等新型器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等也給器件可靠性帶來(lái)了更多的未知因素。器件短路是異常工況中最嚴(yán)峻的一類(lèi)。當(dāng)發(fā)生負(fù)載短路時(shí),功率MOSFET器件兩端會(huì)直接與高母線電壓連接。短路過(guò)程對(duì)器件同時(shí)承受高電壓、大電流與高結(jié)溫的能力帶來(lái)了巨大考驗(yàn)。然而,在目前商用SiC MOSFET的數(shù)據(jù)手冊(cè)中,幾乎沒(méi)有關(guān)于其短路承受能力的評(píng)估結(jié)果。而國(guó)內(nèi)外團(tuán)隊(duì)對(duì)SiC MOSFET短路可靠性的相關(guān)研究也主要集中于有明顯外部表征的失效模式,缺乏對(duì)失效前器件性能退化情況的探討。另外,隨著對(duì)更高功率密度與集成度的追求,溝槽柵結(jié)構(gòu)的功率MOSFET逐漸興起,現(xiàn)階段卻... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

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圖１．２?ＳｉＣ與Ｓｉ器件漂移區(qū)厚度與場(chǎng)強(qiáng)對(duì)比??１．３Ｓｉ基ＳｉＣ基電［８］

浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文?１．緒論??Ｉ?ｉ??＾ｓｕｒｆａｃｅ?＼…即（闕？腳??＇?＾?１?＾ｄｒｉｆｔ??圖１．２?ＳｉＣ與Ｓｉ器件漂移區(qū)厚度與場(chǎng)強(qiáng)對(duì)比??圖１．３展示了常見(jiàn)的Ｓｉ基功率器件與ＳｉＣ基功率器件特征電阻與擊穿電壓分布［８］。??／?６５００Ｖ??＃?／?Ｓｉ?ＩＧＢＴｓ??Ｓｉ?ＭＯＳＦＥＴ／?ｑｑｎｎｖ??．⑴０?：?＝＝?：．?Ｓｉ?ＩＧＢＴｓ?：?６＿Ｖ??／?＿?ＳｉＣ?ＭＯＳＦＥＴｓ??￥?／?３３００Ｖ?Ａ?ｆ?＾??Ｗ?ｔ／?１２００Ｖ?ＳｉＣ?ＭＯＳＦＥＪｓ?｜?／?？??ｃｊ?ｉ／?ｓｎｒｓ?、ｔ??Ｖ。?７。▲無(wú)－??〇?ｆ－ｌ?Ｓｉ?ＳＪ?ＭＯＳＦＥＴ?Ａ?＾?／??／?１２ｔｌｖ?＾??１００?１０００?１００００??ＶｂｒＣＶ）??圖１．３常見(jiàn)Ｓｉ基功率器件與ＳｉＣ基功率器件特征電阻與擊穿電壓分布??同時(shí)，ＳｉＣ基功率器件更小的尺寸可以使得器件的寄生電容與電感值大大降低，從而??實(shí)現(xiàn)更好的開(kāi)關(guān)特性。在封裝合適的條件下，ＳｉＣ基功率器件可以工作在近１０００°Ｃ的結(jié)溫??下，而Ｓｉ材料在４００°Ｃ時(shí)就會(huì)成為本征半導(dǎo)體。優(yōu)異的導(dǎo)熱性能也使得ＳｉＣ基功率器件能??夠更好地適應(yīng)高溫應(yīng)用場(chǎng)合。??３??

ｉＣ?ＭＯＳＦＥＴ基本介紹??ＳｉＣＭＯＳＦＥＴ具有開(kāi)關(guān)速度快、耐壓高、導(dǎo)通電阻低、工作溫度高等優(yōu)勢(shì)。隨著ＳｉＣ材??料生長(zhǎng)技術(shù)的日益成熟，ＳｉＣ?ＭＯＳＦＥＴ被越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于大功率、高溫、高頻的場(chǎng)景??中，被認(rèn)為是Ｓｉ?ＩＧＢＴ的有力競(jìng)爭(zhēng)者。??常見(jiàn)的功率ＳｉＣＭＯＳＦＥＴ結(jié)構(gòu)為雙注入型（ＤｏｕｂｌｅＤｉｆｆｕｓｅ）平面柵ＭＯＳＦＥＴ，也可稱(chēng)為??ＤＭＯＳＦＥＴ。當(dāng)給柵極施加一個(gè)高于閾值電壓的偏置電壓時(shí)，Ｐ基區(qū)會(huì)形成反型溝道，將源??區(qū)與ＪＦＥＴ區(qū)域連接。ＤＭＯＳＦＥＴ的結(jié)構(gòu)如圖１．４所示。２０１１年，科銳（Ｃｒｅｅ）公司推出了第一??款此結(jié)構(gòu)的商用ＳｉＣ?ＭＯＳＦＥＴ芯片［９］。??柵極??源極和基區(qū)接觸??氧化層???Ｎ＋源極??Ｒｃｈ?Ｒｓｐ?Ｉ?＿?（咖??ｆ＾ＪＦＥＴ?ｉ??尺ｒｆｒｉ／ｔ毫??ｒ?ｎ－漂移區(qū)??Ｒｓｕｂ?＾?Ｎ＋襯底??漏極??圖１．４ＤＭＯＳＦＥＴ器件結(jié)構(gòu)與導(dǎo)通電阻主要組成示意圖？??ＤＭＯＳＦＥＴ的導(dǎo)通電阻ｉ？ｏｎ可表示為溝道電阻凡；ｈ、ＪＦＥＴ區(qū)電阻ｉ？ＪＦＥＴ、擴(kuò)散電阻及ｓｐ、??漂移區(qū)電阻ｉ？ｄｒｉｆｔ和襯底電阻ｉ？ｓｕｂ之和。??對(duì)低于３ｋＶ等級(jí)的ＳｉＣＤＭＯＳＦＥＴ而言，溝道電阻和ＪＦＥＴ電阻是其總阻值的重要組??成部分。提高溝道電子遷移率和減�。剩疲牛詤^(qū)電阻都是降低導(dǎo)通電阻的有效方法。提高遷??移率的途徑包括提高柵極電壓使得溝道完全開(kāi)通，或減小溝道長(zhǎng)度。前者的弊端在于過(guò)高??的柵極電壓導(dǎo)致的柵氧化層電場(chǎng)強(qiáng)度過(guò)高，而后者在溝道長(zhǎng)度過(guò)小時(shí)會(huì)引起短溝道效應(yīng)。??溝槽柵ＭＯＳＦＥＴ也稱(chēng)ＵＭＯＳＦＥＴ，其結(jié)構(gòu)如圖１．５所示［１Ｑ］。相比ＤＭＯＳＦＥＴ而言，??ＵＭ

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]碳化硅電力電子器件在電力系統(tǒng)的應(yīng)用展望[J]. 盛況,郭清,張軍明,錢(qián)照明.  中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2012(30)

碩士論文
[1]1200V SiC MOSFET與Si IGBT的短路可靠性對(duì)比和分析[D]. 孫佳慧.浙江大學(xué) 2017



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