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质子辐照对抑制AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管电流崩塌效应的影响
摘要: 通过质子辐照实现了AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管动态导通电阻的几乎完全抑制。本文在不同注量下对3 MeV质子辐照前后的小功率和大功率晶体管进行了表征。辐照器件展现出高鲁棒性,在特定注量下阈值电压和静态导通电阻保持不变。然而当注量超过1013 cm?2时,在600 V和T=150°C条件下动态导通电阻几乎被完全抑制。辐照后观察到关态漏电流的可测量增加,表明非故意掺杂(UID)GaN层电导率提升。我们提出了一个技术计算机辅助设计支持的模型,其中该电导率增加导致去电离速率提高,最终降低了动态导通电阻。
关键词: 高电子迁移率晶体管(HEMT)、质子辐照、氮化镓(GaN)、动态导通电阻
更新于2025-09-09 09:28:46
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极性、非极性和半极性GaN表面在氧化物气相外延生长过程中的第一性原理研究
摘要: 采用第一性原理计算研究了极化、非极化和半极化GaN表面在氧化物气相外延(OVPE)生长过程中的稳定结构。通过表面相图描述了温度与压力生长条件与稳定表面结构的关系。结果表明:O原子能稳定嵌入N极化和非极化表面的N空位位点。估算O原子从GaN表面脱附能约为7电子伏特或更高,这说明在1500K的OVPE生长条件下O原子不易从GaN表面脱附。在计算值中,(000-1)表面的脱附能最高,(10-1-1)表面的脱附能最小,其他表面间的脱附能差异不显著。
关键词: 第一性原理计算、脱附能、有机金属气相外延(OVPE)、表面相图、氮化镓(GaN)
更新于2025-09-04 15:30:14
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[IEEE 2018年能源转换大会暨博览会(ECCE)- 美国俄勒冈州波特兰市(2018.9.23-2018.9.27)] 2018年IEEE能源转换大会暨博览会(ECCE)- 10千瓦高效紧凑型氮化镓基直流/直流变换器设计
摘要: 氮化镓高电子迁移率晶体管(HEMT)在电源转换器设计中展现出相对于硅器件的显著优势,包括高开关速度、无反向恢复损耗、高开关频率和紧凑封装。这有助于构建高效且高功率密度的10千瓦LLC谐振转换器。本文提出了一种采用两个并联的650V/60A增强型GaN HEMT的开关单元,包含布局设计和热管理方案。该开关单元分别应用于转换器的原边和副边。同时介绍了一种集成高频利兹线变压器及其优化过程。通过采用基于GaN的开关单元和利兹线变压器的三维封装结构,该转换器在满功率下实现97.9%的峰值效率及131瓦/立方英寸(8千瓦/升)的功率密度。
关键词: 氮化镓(GaN)、利兹线、LLC谐振变换器、变压器、直流/直流变换器
更新于2025-09-04 15:30:14
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宽禁带氮化镓基高电子迁移率晶体管功率器件中阈值电压稳定性与高温运行相关性的模型开发
摘要: 半导体功率器件在实际应用中,阈值电压(Vth)的温度依赖性稳定性是一个重要问题,尤其是在经历重复高温工作条件时。本研究探究了宽禁带氮化镓(GaN)基高电子迁移率晶体管(HEMT)器件在高温工作下Vth解析模型及其稳定性。通过分析势垒高度、导带和极化电荷等物理参数的温度效应,揭示了Vth稳定性的机理。随后提出并建立了高温工作下的Vth解析模型,以研究测量温度和重复周期对Vth稳定性的影响。通过将理论计算数据与实验测量及技术计算机辅助设计(TCAD)仿真结果进行对比,验证了该模型的有效性。本研究为实际高温应用中功率器件的Vth稳定性提供了有效的理论参考。
关键词: 高温运行、氮化镓(GaN)、分析模型、高电子迁移率晶体管(HEMTs)、阈值电压(Vth)稳定性
更新于2025-09-04 15:30:14
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[IEEE 2018年第13届欧洲微波集成电路会议(EuMIC) - 西班牙马德里(2018年9月23日-25日)] 2018年第13届欧洲微波集成电路会议(EuMIC) - 具有集成有源限幅器的鲁棒X波段氮化镓低噪声放大器
摘要: 本文报道了采用商用0.25微米微带GaN-on-SiC高电子迁移率晶体管(HEMT)工艺的X波段单片微波集成电路(MMIC)低噪声放大器(LNA)的设计与测量。通过测量中采用的新型有源限幅方法,单芯片实现了低于1.75分贝的噪声系数(NF)和高于16瓦连续波输入功率的耐受能力。据作者所知,该LNA在给定噪声系数水平下具有最高的输入功率处理性能——尽管晶体管并非针对低噪声操作优化,且输入匹配网络是在噪声系数与优于10分贝的输入回波损耗之间折衷实现的。该成果对实现单芯片GaN前端收发机架构具有重要前景。
关键词: X波段、单片微波集成电路(MMIC)、有源限幅器、低噪声放大器(LNA)、生存能力、鲁棒性、氮化镓(GaN)
更新于2025-09-04 15:30:14
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[2018年IEEE第六届宽禁带功率器件与应用研讨会(WiPDA) - 美国佐治亚州亚特兰大市(2018.10.31-2018.11.2)] 2018年IEEE第六届宽禁带功率器件与应用研讨会(WiPDA) - 高密度氮化镓基功率级热特性分析与设计
摘要: 本文提出一种提取高密度氮化镓(GaN)基功率级热等效电路的方法,以48V转12V的GaN基同步降压转换器为测试平台。该测试装置通过测量半桥中两个场效应管(FET)的导通电阻Rds,on来计算结温,同时利用电流源在每个器件和输出滤波电感中产生功耗。独立控制两个栅极电压可实现两FET间功耗的对称或非对称分配,并通过比较这些结果来计算它们之间的耦合与非耦合热阻。对滤波电感的热相互作用也进行了类似建模。研究表征了采用裸PCB且无散热器的基准热设计方案,以及包含散热器、间隙垫片、间隙填充物和塑料垫片的改进热解决方案。每种配置均在三种气流条件下进行测试,并利用所得热模型估算在不使任一FET超过100°C的前提下所能承受的最大电流能力。与基准设计相比,所提出的热解决方案使最大电流处理能力提升了60%以上。
关键词: 热特性表征、eGaN场效应晶体管、热设计、高电子迁移率晶体管(HEMT)、异质结场效应晶体管(HFET)、散热器、结温、氮化镓(GaN)
更新于2025-09-04 15:30:14
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[2018年IEEE第六届宽禁带功率器件与应用研讨会(WiPDA) - 美国佐治亚州亚特兰大市(2018.10.31-2018.11.2)] 2018年IEEE第六届宽禁带功率器件与应用研讨会(WiPDA) - 基于联合电子设备工程委员会(JEDEC)、汽车电子委员会(AEC)和德国电气电子制造商协会(ZVEI)标准的高压氮化镓开关可靠性FIT率与PPM可靠性
摘要: 电力转换市场采用任何半导体技术,都需要理解基本的失效模式、加速因子和可靠性统计数据。本研究展示了Transphorm的氮化镓产品如何应对这一挑战,特别是在关键的高压关断状态(HVOS)可靠性应力测试中。产品在使用头10至20年间的预期失效率尤为重要,因为它直接影响保修成本。通过统计显著数量的器件进行破坏性测试,并采用适当模型分析数据,可以满足这一市场需求。本文将讨论针对大样本量测量氮化镓可靠性的方法,这些方法完全基于现有工业和汽车标准。当失效模式和加速因子被充分理解时,所得数据可用于补充鉴定测试结果。
关键词: 氮化镓(GaN)、FIT、百万分之一(PPM)、高电子迁移率晶体管(HEMT)、加速因子、功率电子学、可靠性
更新于2025-09-04 15:30:14