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铁电ScAlN/GaN高电子迁移率晶体管中的自加热效应及热缓解策略
Self-Heating Effects and Thermal Mitigation Strategies in Ferroelectric ScAlN/GaN HEMTs
Jie Zhang · Jian Guan · Jiangnan Liu · Paiting Liu 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年9月
我们研究了铁电ScAlN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）中的自热效应（SHE）及其热缓解策略。采用分子束外延（MBE）生长的器件展现出约3.8 V的大记忆窗口（MW）、大于10⁸的开/关电流比（Iₒₙ/Iₒff）和约20 mV/dec的亚玻尔兹曼亚阈值摆幅（SS），这得益于ScAlN对二维电子气（2DEG）的极化控制。在高漏极偏压下，自热效应会使记忆和亚阈值特性退化。通过外部加热和跨导分析，证实了这种退化源于热效应。多频电导测量揭示了电荷的俘获和脱俘现象，而自热效应可能会加速这一过程。扫描...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项铁电ScAlN/GaN HEMT技术在功率电子器件领域展现出重要应用潜力。该器件实现了3.8V的大记忆窗口、超过10^8的开关电流比以及20 mV/dec的亚阈值摆幅，这些特性对于我们的光伏逆变器和储能变流器中的高频开关器件具有显著价值。 铁电极化控制二维电子气的技术...
一种表征AlGaN/GaN HEMT多谐波色散效应的新方法
A Novel Method to Characterize Dispersion Effects in Multiharmonic for AlGaN/GaN HEMTs
Tianxiang Shi · Wenyuan Zhang · Yue Lei · Yan Wang · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年5月
本研究提出了一种表征氮化铝镓（AlGaN）/氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）多谐波色散效应的新方法，该色散效应包括陷阱效应和自热效应。在该方法中，设计了双脉冲测试以解耦表面和体陷阱效应以及自热效应，从而将陷阱态的表征从非工作区域扩展到工作区域。此外，还提出了相应的模型。陷阱模型考虑了不同位置的陷阱以及充放电的不对称时间常数。采用热子电路对自热效应进行建模。提出了一套完整的多谐波色散效应表征和参数提取流程。所提出的模型被集成到用于HEMT的高级SPICE模型（ASM - HEMT）中...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项针对AlGaN/GaN HEMT器件多谐波色散效应的表征方法具有重要的战略价值。GaN功率器件凭借其高频、高效、高功率密度的特性，正成为光伏逆变器和储能变流器等核心产品的关键技术方向。 该研究通过双脉冲测试方法解耦表面陷阱、体陷阱和自热效应，这对提升我司产品性能至关重...
利用斜极场板调控GaN HEMT中的自加热效应
Modulating Self-Heating Effects in GaN HEMTs Using Slant Field Plate
Zheng-Lai Tang · Yang Shen · Bing-Yang Cao · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年3月
电子设备中的自热效应会导致局部热点，对其性能和可靠性产生不利影响，在氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）等高功率密度器件中尤为明显。除了增强散热外，通过结构设计减少热量产生可以有效调节自热效应。本研究基于漂移 - 扩散模型，利用电热模拟方法研究了非对称倾斜场板（FP）对GaN HEMTs自热效应的调节作用。此外，采用蒙特卡罗（MC）模拟方法研究了在非傅里叶热传导条件下，倾斜场板对声子弹道输运的影响。结果表明，倾斜场板使电位分布更加平滑，降低了沟道中的最大电场强度，从而降低了最大发热密度...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于GaN HEMT器件自热效应调控的研究具有重要的战略意义。GaN功率器件凭借其高频、高效、高功率密度的特性，已成为我们新一代光伏逆变器和储能变流器的核心技术方向。然而，自热效应导致的局部热点一直是制约GaN器件在大功率应用中可靠性的关键瓶颈。 该研究提出的倾斜场板...
狄拉克源场效应晶体管中的耗散输运与自加热效应
Dissipative Transport and Self-Heating Effects in Dirac-Source FETs
Zeyu Zhang · Yunxiang Yang · Jing Guo · Fei Liu · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年7月
狄拉克源场效应晶体管（DSFET）被认为是未来低功耗电子器件的一个有前景的候选方案。然而，电子 - 声子（e - ph）散射效应和自热效应（SHE）对亚阈值摆幅（SS）和电子电流的影响尚未得到全面研究。在本文中，我们使用非平衡格林函数（NEGF）方法研究了DSFET中的e - ph散射效应和SHE。我们模拟了一种以二硫化钼（MoS₂）作为沟道和漏极材料的特定DSFET。结果表明，在偏置电压 <inline - formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/M...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于Dirac源场效应晶体管（DSFET）的研究揭示了未来低功耗电子器件的重要技术路径，对我们在光伏逆变器和储能系统的功率半导体应用具有前瞻性参考价值。 该研究深入分析了电子-声子散射和自热效应对DSFET性能的影响，发现其亚阈值摆幅（SS）仅为58 mV/decad...