SiC功率MOSFET在直流脉冲条件下的热不稳定性

摘要

对SiC功率MOSFET热不稳定性产生的机理进行了研究。测量了SiC功率MOSFET在300~475 K内的转移特性和导通电阻,测试结果显示器件的漏极电流在低栅压下呈正温度系数,而在高栅压下呈负温度系数;导通电阻在低栅压下会随温度升高而减小。为解释这些现象,提取了不同温度下的沟道电阻、阈值电压和沟道电子迁移率。结果表明:高密度的SiC-SiO_(2)界面态电荷使沟道电阻占总导通电阻的很大比例,高温下库仑散射的减弱导致沟道电子迁移率随温度升高而增大,从而造成了低栅压下总导通电阻呈负温度系数。库仑散射对沟道电子迁移率的影响和阈值电压随温度升高而线性减小的共同作用引起了SiC功率MOSFET的热不稳定性。最后,基于Silvaco TCAD建立了考虑界面态的SiC功率MOSFET的物理模型,仿真了界面态密度对器件热不稳定性的影响。发现较高的界面态密度增加了阈值电压的温敏性,从而使器件出现更大的热不稳定区域。