垂直GaN-on-Si沟槽MOSFET关断状态偏置诱导不稳定性实验与数值分析

Experimental and Numerical Analysis of Off-State Bias Induced Instabilities in Vertical GaN-on-Si Trench MOSFETs

作者	Nicolò Zagni · Manuel Fregolent · Giovanni Verzellesi · Francesco Bergamin · Davide Favero · Carlo De Santi · Gaudenzio Meneghesso · Enrico Zanoni · Christian Huber · Matteo Meneghini · Paolo Pavan
期刊	IEEE Transactions on Power Electronics
出版日期	2024年11月
技术分类	功率器件技术
技术标签	GaN器件宽禁带半导体可靠性分析有限元仿真
相关度评分	★★★★ 4.0 / 5.0
关键词	硅基氮化镓 (GaN-on-Si) 沟槽型MOSFET 阈值电压不稳定性关断状态应力功率器件可靠性垂直结构GaN

语言:

中文摘要

本文分析了伪垂直GaN-on-Si沟槽MOSFET（TMOS）在关断状态应力下的阈值电压（VT）动态不稳定性。实验表明，关断应力会导致VT逐渐升高，且仅在高温循环后才能完全恢复，在室温下表现为永久性退化。

English Abstract

We analyzed the threshold-voltage dynamic instabilities induced by off-state stress in pseudo-vertical GaN-on-Si Trench mosfets (TMOS). Extensive measurements revealed that off-state stress experiments induce a progressive increase of threshold voltage (VT), that is fully recoverable only after high-temperature cycles, so that it can appear as permanent degradation at room temperature. VT increase...

SunView 深度解读

GaN作为第三代宽禁带半导体，在提升功率密度和转换效率方面具有巨大潜力。该研究揭示了垂直GaN沟槽器件在关断状态下的阈值漂移机理，这对阳光电源未来在户用光伏逆变器及小型化储能PCS中引入高性能GaN器件至关重要。建议研发团队在评估GaN器件选型时，重点关注其在高温环境下的长期可靠性与阈值稳定性，并针对性优化驱动电路设计，以规避应力诱导的性能退化，确保产品在长寿命周期内的稳定运行。