本文關鍵詞：SiC基VDMOS器件UIS應力退化機理及壽命模型研究

  更多相關文章： 碳化硅VDMOS 非鉗位感性負載開關 可靠性 參數(shù)退化 壽命模型

【摘要】：碳化硅(Silicon Carbide, SiC)基縱向雙擴散金屬氧化物半導體晶體管(VDMOS)具有高阻斷電壓和工作頻率及低導通電阻和開關損耗等優(yōu)點,已被應用于各類功率轉換系統(tǒng)。非鉗位感性負載下的開關過程(Unclamped Inductive Switching, UIS)是VDMOS在系統(tǒng)應用中經常承受的極端電應力情況,長期UIS應力極易造成器件電學參數(shù)發(fā)生嚴重退化,這已成為影響器件使用壽命的重要因素。因此,迫切需要對SiC基VDMOS器件UIS應力下的退化機理和壽命模型展開深入研究。本文基于T-CAD仿真平臺和I/V測試系統(tǒng),并借助電荷泵(Charge Pumping, CP)和電容-電壓特性(C-V)等退化表征方法,首先研究了SiC基VDMOS器件在重復UIS應力下電學參數(shù)的退化機理,研究結果表明,熱空穴注入JFET區(qū)上方的柵氧化層導致應力過程中器件的閾值電壓下降、反向漏電流增加,同時還造成了導通電阻在應力初期降低,但隨著應力時間的增加,在金屬疲勞和外延層堆疊層錯的影響下導通電阻最終增加；然后,詳細分析了不同UIS應力條件(包括器件結溫、UIS峰值電流以及外圍電路參數(shù)等)對器件電學參數(shù)退化的影響,進而提出了多階柵氧結構、帶P-well結構及帶P-top結構的三種高UIS應力可靠性SiC基VDMOS器件；最后,基于上述退化研究結果,建立了器件閾值電壓和導通電阻在UIS應力下的壽命預測模型。驗證結果顯示,本文所建立的SiC基VDMOS器件在UIS應力下的壽命模型能夠較準確地預測閾值電壓和導通電阻的退化趨勢,且模型誤差小于10%。本文揭示的UIS應力退化機理和相關壽命模型可為研制高可靠性SiC基VDMOS器件提供理論基礎。
【關鍵詞】：碳化硅VDMOS 非鉗位感性負載開關 可靠性 參數(shù)退化 壽命模型
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN386
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 第一章 緒論8-18
• 1.1 論文的背景及意義8-13
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3 研究內容與主要目標15-16
• 1.4 論文組織16-18
• 第二章 SiC基VDMOS器件工作原理及UIS應力退化研究方法18-34
• 2.1 SiC基VDMOS器件基本結構及工作原理18-28
• 2.2 SiC基VDMOS器件UIS應力退化研究方法28-33
• 2.3 本章小結33-34
• 第三章 SiC基VDMOS器件UIS應力退化研究34-56
• 3.1 SiC基VDMOS器件UIS應力退化機理34-43
• 3.2 結溫對SiC基VDMOS器件UIS應力退化的影響43-45
• 3.3 UIS應力峰值電流對SiC基VDMOS器件退化的影響45-46
• 3.4 UIS電路參數(shù)對SiC基VDMOS器件退化的影響46-49
• 3.5 高UIS應力可靠性SiC基VDMOS器件研究49-53
• 3.6 本章小結53-56
• 第四章 SiC基VDMOS器件UIS應力壽命模型研究56-66
• 4.1 SiC基VDMOS器件UIS應力壽命建模方案56-60
• 4.2 SiC基VDMOS器件UIS應力壽命模型參數(shù)提取60-64
• 4.3 SiC基VDMOS器件UIS應力壽命模型驗證64-65
• 4.4 本章小結65-66
• 第五章 總結及展望66-68
• 5.1 總結66-67
• 5.2 展望67-68
• 致謝68-70
• 參考文獻70-74
• 碩士期間取得成果74

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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本文編號：810335