重复短路应力下p-GaNHEMT器件的阈值电压退化机制

摘要

p-GaN HEMT凭借高频、高功率密度的优势,已逐渐应用于高频电源领域。负载短路、错误的栅控信号等因素均会导致器件处于严重的短路状态。目前,研究重点多聚焦于600 V/650 V商用器件的最终失效上,缺乏对器件在短路应力下的退化机理研究。通过重复短路应力研究了100 V商用p-GaN HEMT的短路稳健性,随着应力次数的增加,器件的阈值电压VTH表现出持续正向漂移且漂移量可达+0.65 V,漏极电流IDsat持续下降。此外,还研究了短路应力后器件的动态恢复过程。在较弱的短路应力后,由于Al GaN势垒层内的陷阱和p-GaN/AlGaN界面陷阱释放掉被捕获的电子,VTH和IDsat能够完全恢复;而在苛刻的短路应力后,栅下产生的热电子将轰击p-GaN/AlGaN界面从而诱导出新的界面缺陷,这将导致VTH永久性的正向漂移,最终使得IDsat不可恢复。