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SiC低压MOSFET的温度缩放与C–V建模用于IC设计
Temperature Scaling and C–V Modeling of SiC Low-Voltage MOSFETs for IC Design
Abu Shahir Md Khalid Hasan · Md Maksudul Hossain · Md. Zahidul Islam · Muhammad Majharul Islam 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年10月
本文提出了一种适用于高温环境的碳化硅（SiC）nMOS和pMOS器件SPICE模型及其瞬态特性。该工作在BSIM4SiC模型基础上扩展，重点研究界面陷阱对高温性能及电容-电压（C–V）特性的影响。提出了模型参数的高温缩放修正方法，并考虑了界面陷阱效应，定义了本征载流子浓度与平带电压偏移方程。针对nMOS和pMOS开发了新的C–V参数提取方法，并描述了用于C–V测量的MOSCAP与多指MOSFET测试结构。仿真结果在高温下与实验数据吻合良好，验证了模型准确性。
解读: 该SiC低压MOSFET高温建模技术对阳光电源功率器件应用具有重要价值。针对ST系列储能变流器和SG光伏逆变器，精确的高温C-V特性模型可优化SiC器件驱动电路设计，降低开关损耗并提升高温环境可靠性。界面陷阱效应的温度缩放方法为功率模块热设计提供仿真依据，特别适用于沙漠、热带等极端工况下的Power...
基于新型双面工艺的互补型垂直场效应晶体管
Complementary Vertical FETs (CVFETs) Enabled by a Novel Dual-Side Process
作者未知 · IEEE Electron Device Letters · 2025年1月
我们展示了采用创新的双侧工艺（DSP）实现的单片集成互补垂直沟道场效应晶体管（CVFET）反相器。NMOS和PMOS均实现了良好的电学特性：顶部NMOS的跨导为$69~\mu$ S/$\mu$m，导通电流$I_{on}$为$18~\mu$ A/$\mu$m（@栅源电压$V_{GS}$ - 阈值电压$V_{T} = 0.45$ V，电源电压$V_{DD}=0.65$ V），导通电流与关断电流之比$I_{on}/I_{off} = 3.1\times 10^{6}$，亚阈值摆幅$SS = 69$ m...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项互补垂直场效应晶体管（CVFET）技术虽然属于先进半导体工艺领域，但对我们的核心产品线具有重要的潜在战略价值。 该技术通过创新的双面工艺实现了NMOS和PMOS的单片集成，展现出优异的电气特性：亚阈值摆幅接近理想值（69-72 mV/dec），开关电流比达到10^6量...
互补场效应管中间层接触架构对比分析
A Comparative Analysis of Middle-of-Line Contact Architectures for Complementary FETs
Seung Kyu Kim · Johyeon Kim · Gunhee Choi · Kee-Won Kwon 等5人 · IEEE Access · 2025年1月
本文研究应用于单片互补FET逆变器的各种中间层接触架构，并进行对比分析评估各自优势和局限。对每种方案进行电阻和电容分段分析，评估直流性能以及功率性能特性和增强策略。中间VIA方案电容最低但由于增加接触区域和高掺杂硅的高电阻，交流性能劣于传统结构。环绕接触WAC结构和通过增加顶置NMOS接触深度形成的顶金属源漏TMS结构共同点是通过扩大接触面积和缩短高阻功率VIA长度大幅降低外部电阻。尽管与更高电容权衡，WAC和TMS的交流性能在相同动态功耗下分别提升9.0%和6.5%。还进行敏感性分析阐明MOL...
解读: 该接触架构技术对阳光电源功率器件芯片设计具有参考价值。阳光SiC和GaN功率器件追求更低导通电阻和开关损耗，接触架构优化是关键。该研究的环绕接触和顶金属源漏结构可启发阳光功率芯片设计，降低器件导通电阻，提升开关速度。在高压大电流应用中，该研究强调的源侧电阻最小化对阳光功率器件性能提升至关重要。该混合...
互补型场效应晶体管中重离子效应引起的单粒子瞬态分析
Analysis on Single-Event Transients in Complementary FETs With Heavy Ion Effects
Jonghwa Jeong · Jang Hyun Kim · Hyunwoo Kim · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年6月
本研究首次报道了重离子在互补型场效应晶体管（CFET）中引发的单粒子瞬态（SET）现象。鉴于α粒子和重离子等辐射粒子在地面环境中亦可导致硅材料内产生电子-空穴对并引发电流扰动，进而造成软错误，本文采用商用TCAD工具对CFET中的SET特性进行了评估。通过对比门极全环绕纳米片FET与CFET在反相器工作下的瞬态响应，发现当重离子垂直入射于沟道中心且轨迹半径小于50 nm时，CFET因垂直堆叠结构而表现出更强的抗辐射能力。进一步研究表明，直接集成于衬底上的晶体管主导了辐射响应行为，而引入底部介质隔...
解读: 该CFET单粒子瞬态抗辐射研究对阳光电源功率器件应用具有重要参考价值。研究揭示的垂直堆叠结构抗辐射优势及底部介质隔离（BDI）设计，可指导ST系列储能变流器和SG光伏逆变器中SiC/GaN功率模块的抗干扰设计。高海拔光伏电站和户外储能系统面临宇宙射线引发的软错误风险，该研究提出的CFET架构优化方案...
适用于负混合电压接口的3xVDD耐压电源轨ESD钳位电路
3xVDD-tolerant power-rail ESD clamp circuit for negative mixed-voltage interfaces
Hao-En Cheng · Ching-Lin Wua · Chun-Yu Linb · Solid-State Electronics · 2025年1月 · Vol.229
本文提出并基于0.18 μm、1.8 V CMOS工艺实现了一种用于负电压电源引脚的新型电源轨静电放电（ESD）钳位电路。该电路仅采用1.8 V nMOS和pMOS器件，实现了高达3倍电源电压（3×VDD，即5.4 V）的电压耐受能力，优于大多数现有设计所达到的2×VDD耐压水平。此外，该电路表现出超过8 kV的人体模型（HBM）抗静电能力，并在室温下展现出极低的漏电流，约为0.7 nA，因此非常适用于生物医学电路、混合电压应用以及电源管理系统中的负电压环境。
解读: 该3xVDD容差ESD保护电路技术对阳光电源储能系统(ST系列PCS、PowerTitan)及充电桩产品具有重要应用价值。其负电压接口保护能力可优化混合电压拓扑设计,8kV HBM防护等级满足工业级可靠性要求,0.7nA超低漏电流特性有助于降低储能系统待机损耗。该技术可应用于三电平拓扑的功率器件保护...
用于抑制GaN器件串扰并降低反向导通损耗的三级门极驱动
Three-Level Gate Drive for Crosstalk Suppression of GaN Devices With Low Reverse Conduction Loss
Yishun Yan · Lurenhang Wang · Mingcheng Ma · Xuchong Cai 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年5月
基于氮化镓（GaN）的桥接结构中的串扰问题限制了GaN器件在高电压水平下的高开关速度和高频应用。本文提出了一种三电平栅极驱动方法，用于在开通和关断的两个死区时间内抑制串扰并降低反向导通损耗。电容 - NMOS电路提供了低阻抗的米勒电流路径，以降低正、负串扰电压幅值。通过一个延迟脉冲模块，精确施加负的栅 - 源电压以抑制正串扰电压峰值，并在死区时间内使GaN器件在栅 - 源零电压下关断，从而降低反向导通损耗。负栅 - 源电压的值取决于齐纳二极管，具有灵活可调性。所提出的方法易于控制且成本较低，无需...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项三电平栅极驱动技术针对GaN器件串扰抑制的创新方案具有重要的战略价值。当前，阳光电源在光伏逆变器和储能变流器领域正积极推进高频化、高功率密度的技术演进，而GaN功率器件凭借其优异的开关特性和高频能力，是实现这一目标的关键使能技术。 该技术的核心价值在于有效解决了GaN...