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BTI引起的阈值电压漂移对SiC MOSFET串扰直通电流的影响
Impact of BTI-Induced Threshold Voltage Shifts in Shoot-Through Currents From Crosstalk in SiC MOSFETs
Jose Orti Gonzalez · Olayiwola Alatise · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年3月
本文提出了一种评估SiC MOSFET在栅极电压应力下阈值电压(VTH)漂移影响的方法。通过利用同一桥臂内两个器件间的米勒耦合效应,该技术利用寄生导通产生的直通电荷来表征偏置温度不稳定性(BTI)引起的VTH漂移及其对电路可靠性的影响。
解读: 随着阳光电源在组串式逆变器、PowerTitan储能系统及风电变流器中大规模应用SiC MOSFET以提升功率密度和效率,器件的长期可靠性至关重要。本文提出的BTI效应评估方法,能够帮助研发团队在产品设计阶段更精准地预测SiC器件在高温高压环境下的阈值漂移风险,从而优化驱动电路设计,抑制寄生导通引起...
平面型与沟槽型SiC MOSFET偏置温度不稳定性恢复特性的综合研究
Comprehensive Investigations on Recovery Characteristics of Bias Temperature Instability in Planar and Trench SiC MOSFETs
Kaiwei Li · Pengju Sun · Xinghao Zhou · Lan Chen 等5人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年10月
栅氧退化引起的偏置温度不稳定性(BTI)是碳化硅(SiC)金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET)最关键的可靠性问题之一。现有BTI恢复研究尚不够全面。本文系统研究了平面型与沟槽型SiC MOSFET中直流与交流BTI的恢复特性。结果表明,无论器件栅结构如何,短路应力均可实现BTI的有效恢复,且短路能量越大,恢复能力越强。但过强的短路应力更易在平面栅器件中引发额外阈值电压漂移。进一步比较短路应力与负栅压加高温两种恢复方式后的阈值电压再漂移,发现短路应力具有更优的恢复效果。该结果对抑制阈值...
解读: 该研究揭示的SiC MOSFET偏置温度不稳定性恢复机制对阳光电源功率器件应用具有重要价值。研究发现短路应力可有效恢复BTI引起的阈值电压漂移,且恢复效果优于负栅压加高温方式,这为ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器中SiC器件的可靠性设计提供了新思路。针对平面栅器件在强短路应力下易产生额外漂移的...
一种用于SiC MOSFET中BTI表征的非侵入式新技术
A Novel Non-Intrusive Technique for BTI Characterization in SiC mosfets
Jose Angel Ortiz Gonzalez · Olayiwola Alatise · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年6月
偏置温度不稳定性(BTI)导致的阈值电压(VTH)漂移是SiC MOSFET面临的关键可靠性问题,主要源于SiC/SiO2界面处的氧化层陷阱。相比硅器件,SiC器件的带隙偏移较小且界面陷阱较多,使得该问题更为突出。本文提出了一种非侵入式表征技术,用于在功率器件资格认证前的栅极偏置应力测试中评估其可靠性。
解读: 随着阳光电源组串式逆变器及PowerTitan系列储能系统向高功率密度、高效率方向演进,SiC MOSFET已成为核心功率器件。BTI效应直接影响器件的长期可靠性与寿命预测。该非侵入式表征技术能够更精准地评估SiC器件在极端工况下的阈值稳定性,有助于阳光电源在研发阶段筛选高可靠性器件,优化逆变器及P...
基于分裂C-V法在偏置温度不稳定性条件下SiC MOSFET栅氧化层退化位置表征
Characterization of Gate-Oxide Degradation Location for SiC MOSFETs Based on the Split C–V Method Under Bias Temperature Instability Conditions
Yumeng Cai · Cong Chen · Zhibin Zhao · Peng Sun 等9人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年5月
栅氧化层退化是SiC MOSFET面临的主要可靠性挑战之一。本文提出了一种基于分裂C-V(CGS和CGD)的方法,用于在偏置温度不稳定性(BTI)条件下精准定位栅氧化层的退化位置,这对提升功率器件的长期可靠性具有重要意义。
解读: SiC MOSFET是阳光电源组串式光伏逆变器、PowerTitan储能系统及电动汽车充电桩的核心功率器件。随着产品向高功率密度和高效率演进,SiC器件的长期可靠性直接决定了系统的全生命周期运维成本。该研究提出的分裂C-V表征方法,能够帮助研发团队在器件选型及失效分析阶段,精准定位栅氧化层退化机理,...
半开启状态下射频MIS-HEMT和肖特基HEMT阈值电压偏压温度不稳定性研究
Threshold Voltage Bias Temperature Instability of RF MIS-HEMTs and Schottky HEMTs Under Semi-On State Stress
作者未知 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年8月
本研究全面探究了半导通状态条件下AlGaN/GaN金属 - 绝缘体 - 半导体高电子迁移率晶体管(MIS - HEMT)的阈值电压( ${V}_{\text {th}}\text {)}$ 不稳定性。研究了不同温度和漏极偏置的影响。在半导通偏置条件下,对于采用10纳米原位SiN栅极电介质的MIS - HEMT,观察到高达 - 1.0 V的显著负 ${V}_{\text {th}}$ 漂移,而肖特基HEMT的 ${V}_{\text {th}}$ 漂移可忽略不计。通过对源极接地和浮空的MIS - ...
解读: 从阳光电源的业务视角来看,这项关于AlGaN/GaN MIS-HEMT器件阈值电压稳定性的研究具有重要的技术参考价值。GaN功率器件是我们光伏逆变器和储能变流器中的核心开关元件,其可靠性直接影响系统的长期稳定运行和转换效率。 该研究揭示的半导通状态下阈值电压漂移问题值得高度关注。在实际应用中,我们...
通过镁掺杂工程平衡p-GaN栅极HEMT的阈值电压与导通电阻
Balancing Threshold Voltage and On-Resistance of p-GaN Gate HEMTs via Mg Doping Engineering
Zhanfei Han · Xiangdong Li · Jian Ji · Tao Zhang 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年8月
金属有机化学气相沉积(MOCVD)腔室中外延生长期间镁(Mg)的外扩散,给同时实现合适的阈值电压 ${V}_{\text {TH}}$ 和导通电阻 ${R}_{\text {ON}}$ 带来了重大挑战。在本研究中,通过在 p 型氮化镓(p - GaN)帽层和铝镓氮(AlGaN)势垒层之间插入厚度 ${t}_{\text {GaN}}$ 分别为 0 nm、5 nm、10 nm 的 GaN 层来调节 Mg 分布,我们发现:1)p - GaN 栅高电子迁移率晶体管(HEMT)的正向栅极泄漏电流与 ${...
解读: 从阳光电源的业务视角来看,这项p-GaN栅极HEMT器件的Mg掺杂工程技术具有重要的战略价值。该研究通过在p-GaN帽层与AlGaN势垒层之间插入5nm GaN中间层,成功实现了阈值电压(2.25V)与导通电阻(9.04Ω·mm)的优化平衡,这直接契合了我们在光伏逆变器和储能变流器中对高性能功率器件...