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储能系统技术 储能系统 ★ 4.0

关于功率耗散在FDSOI纳米线FET器件击穿后行为中的作用

On the role of power dissipation in the Post-BD behavior of FDSOI NanoWire FETs

作者 R.Goya · A.Crespo-Yepe · M.Port · R.Rodrigue · M.Nafri
期刊 Solid-State Electronics
出版日期 2025年1月
卷/期 第 230 卷
技术分类 储能系统技术
技术标签 储能系统
相关度评分 ★★★★ 4.0 / 5.0
关键词 介电击穿 CMOS器件 新结构 FDSOI纳米线晶体管 高k栅介质
语言:

中文摘要

介电击穿(Dielectric Breakdown)与栅介质的渐进性老化相关,一直是CMOS器件中最严重的失效机制之一。随着器件尺寸的不断缩小,新的器件结构和/或材料被引入,因此有必要在这些新结构中从器件乃至电路层面评估击穿(BD)的影响。本文采用被测器件所消耗的能量和功率作为关键参数,对采用高k栅介质的大规模缩放FDSOI纳米线晶体管中的介电击穿及击穿后行为进行了表征。实验结果表明,在传统介电击穿之外,器件完整性还出现了新的有害效应。

English Abstract

Abstract Dielectric Breakdown, which has been associated with the progressive wear-out of the gate dielectric, has been one of the most detrimental failure mechanisms in CMOS devices. With downscaling, new device architectures and/or materials have been introduced, so, it is necessary to evaluate the BD impact at device (and circuit) level in these new structures. In this work, the dielectric BD and the post-BD behavior in largely scaled FDSOI nanowire transistors with high-k gate dielectric have been characterized, using the energy and the power dissipated by the device under test as key parameters. The experimental results evidence the presence of new detrimental effects for the device’s integrity beyond the traditional dielectric BD.
S

SunView 深度解读

该FDSOI纳米线FET介质击穿研究对阳光电源功率器件可靠性设计具有重要参考价值。研究揭示的击穿后功率耗散机制可应用于ST系列PCS和SG逆变器中SiC/GaN器件的热管理优化,通过能量耗散监测实现器件退化预警。该机理可集成至iSolarCloud平台的预测性维护算法,提升储能系统PowerTitan和充电桩产品的长期可靠性,特别是高压1500V系统中栅极介质应力管理,为三电平拓扑功率器件选型和热设计提供理论依据。