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高压射频应力下GaN HEMT中阻抗依赖性退化：电热与陷阱机制
Impedance-dependent degradation in GaN HEMTs under high-voltage RF stress: Electro-thermal and trap mechanisms
| 作者 | Linling Xu · Hui Guo · Nanjing Electronic Devices Institute · Jiaofen Yang · Yugang Zhou |
| 期刊 | Applied Physics Letters |
| 出版日期 | 2025年1月 |
| 卷/期 | 第 127 卷 第 3 期 |
| 技术分类 | 储能系统技术 |
| 技术标签 | 储能系统 GaN器件 |
| 相关度评分 | ★★★★ 4.0 / 5.0 |
| 关键词 | GaN HEMTs 高压射频应力 阻抗相关退化 电热机制 陷阱机制 |
语言:
中文摘要
研究了在高压射频应力下，不同负载阻抗条件下GaN高电子迁移率晶体管的退化行为。实验发现器件退化程度显著依赖于负载阻抗，低阻抗时退化更严重。结合电学与热学分析，表明高阻抗下自热效应更强，但低阻抗时更大的漏极电流导致焦耳热集中和电场加速，加剧了缺陷生成与载流子俘获。通过瞬态电流与脉冲I-V测试，识别出浅能级陷阱的激活是退化主因，并揭示了电热耦合与陷阱响应的协同作用机制。
English Abstract
Linling Xu, Hui Guo, Shuai Wang, Jiaofen Yang, Yugang Zhou, Aiqiang Cheng, Kaixiang Jia, Chen Ge, Huiqin Zhao, Lin Hao, Chang Han, Youdou Zheng, Rong Zhang, Dunjun Chen; Impedance-dependent degradation in GaN HEMTs under high-voltage RF stress: Electro-thermal and trap mechanisms. _Appl. Phys. Lett._ 21 July 2025; 127 (3): 032103.
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SunView 深度解读
该GaN HEMT阻抗依赖性退化机制研究对阳光电源功率器件应用具有重要价值。研究揭示的低阻抗下电流集中导致焦耳热与电场协同加速陷阱生成机制，可直接指导ST储能变流器和SG光伏逆变器中GaN器件的阻抗匹配设计。通过优化负载阻抗避开高退化区域，可提升PowerTitan储能系统和充电桩中GaN功率模块的长期可靠性。研究中的瞬态电流与脉冲I-V测试方法可集成至iSolarCloud智能运维平台，实现GaN器件浅能级陷阱的在线监测与预测性维护，延长三电平拓扑等高频应用场景下的器件寿命，降低系统全生命周期成本。