光电能量收集硅基LSI中的保护环设计

Guard Ring Designs on Photovoltaic Energy Harvesting Silicon LSIs

Takaya Sugiura · Yuta Watanabe · IEEE Journal of Photovoltaics · 2025年4月

本研究探索了在能量收集应用中保护互补金属氧化物半导体（CMOS）场效应晶体管（FET）和PN二极管免受体载流子污染的策略。能量收集过程会在体区产生过多载流子，这些载流子可能会从p（P型衬底）/n（N阱）结或无三阱结构的NMOSFET进入PMOS区。为解决这一问题，本研究考察了保护环结构通过复合周边载流子来保护CMOSFET和PN二极管的有效性。CMOSFET周围未钝化金属的形成可在载流子进入PMOSFET的N阱区或NMOSFET本身之前促进载流子的消除，从而改善两种场效应晶体管的关态特性。对于P...

解读: 该保护环设计技术对阳光电源功率器件集成方案具有重要参考价值。在SG系列光伏逆变器和ST储能变流器的ASIC芯片设计中，优化的N/P型保护环结构可有效抑制CMOS器件的寄生闩锁效应，提升功率控制芯片在高压大电流环境下的可靠性。特别是在1500V高压系统中，该技术可降低相邻功率器件间的载流子干扰，减少漏...

低损耗MOS可控存储载流子二极管

Low-Loss MOS-Controllable Stored-Carrier Diode

Hiroshi Suzuki · Tomoyuki Miyoshi · Takashi Hirao · Yusuke Takada 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年4月

我们先前提出了一种金属氧化物半导体可控存储载流子二极管（MOSD），以突破传统 p - n 二极管在导通损耗和开关损耗之间的折衷问题。这种 MOSD 的结构是在阳极区域添加一个 n 沟道金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET），用于动态控制存储载流子密度。本研究的仿真结果表明，由于深 p⁻ 层完全覆盖 MOS 栅极，与 MOSFET 中的栅控体二极管相比，我们的 MOSD 的开关损耗能够充分降低。窄单元宽度和电子阻挡层（EBL）分别是我们 MOSD 的特性，它们也分别增强了开关损耗和正向电压...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项MOS可控储载二极管（MOSD）技术对我们在光伏逆变器和储能变流器领域具有重要的战略价值。该技术通过在阳极区集成n沟道MOSFET来动态控制载流子密度，成功突破了传统p-n二极管导通损耗与开关损耗之间的固有矛盾，这正是我们高功率密度产品设计中长期面临的核心瓶颈。 从技...