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功率器件技术 SiC器件 GaN器件 ★ 4.0

缓冲层自由AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管中陷阱的自感应光电离

Self-Induced Photoionization of Traps in Buffer-Free AlGaN/GaN HEMTs

Francesco De Pieri · Mirko Fornasier · Veronica Gao Zhan · Manuel Fregolent 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2024年12月

本文研究了碳化硅衬底上无缓冲层的 AlGaN/GaN 高电子迁移率晶体管(HEMT)中的去俘获机制及其与外加偏压的关系。研究表明,当器件处于半导通状态偏置,或者在源极和漏极接地的情况下对栅肖特基结施加正向偏压时,去俘获时间常数会减小几个数量级。尽管在电荷输运和发光方面涉及完全不同的机制,但这两种偏置条件都会引发高能光子(能量 E > 2 电子伏特)的发射,这些光子可以使陷阱发生光电离,从而加速恢复过程。本文所展示的数据表明,只有在器件建模中考虑光学效应,才能对氮化镓器件的行为进行真实的描述。

解读: 从阳光电源的业务视角来看,这项关于无缓冲层AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)陷阱自致光电离机制的研究具有重要的技术价值。GaN器件凭借其高频、高效、高功率密度特性,已成为我司新一代光伏逆变器和储能变流器的核心功率器件,直接影响系统效率和可靠性。 该研究揭示的陷阱去捕获机制对我司产品优...

储能系统技术 储能系统 GaN器件 可靠性分析 ★ 4.0

由于栅极空穴注入与复合,p-GaN/AlGaN/GaN HEMT的栅极可靠性增强

Enhanced Gate Reliability of p-GaN/AlGaN/GaN HEMTs Due to Gate Hole Injection and Recombination

Manuel Fregolent · Carlo De Santi · Mirco Boito · Michele Disarò 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年7月

本文深入揭示了在正向栅极应力下,具有p-GaN栅的常关型GaN HEMT器件退化机制,提出并验证了栅极空穴注入与界面复合对器件可靠性的关键作用。研究表明,空穴注入可有效中和栅介质层中的正电荷,抑制阈值电压漂移,同时降低栅极漏电流。通过优化p-GaN层掺杂与界面质量,显著提升了器件在长期应力下的稳定性。该机制为提升GaN基功率器件的栅极可靠性提供了新的理论依据和技术路径。

解读: 该p-GaN栅极可靠性增强机制对阳光电源GaN功率器件应用具有重要价值。在ST系列储能变流器和SG光伏逆变器中,GaN HEMT可实现更高开关频率和功率密度,但栅极可靠性是制约其大规模应用的关键。研究揭示的空穴注入抑制阈值漂移机制,为优化PowerTitan储能系统中GaN器件的长期稳定性提供理论依...