金属氧化物半导体场效应晶体管

摘要： 为了研究4H-SiC金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)沟道迁移率和界面态密度的影响因素,通过在N型4H-SiC(0001)外延片上制备不同沟道长度和宽度的横向扩散MOSFET(LDMOSFET),其干氧氧化的栅极氧化层在不同温度和时间的NO和/或N2气氛中退火,测试了其输出和转移曲线,提取了有效迁移率和场效应迁移率,利用亚阈值摆幅法提取了界面态密度,并探讨了漏源电压、晶圆位置、温度对迁移率和界面态密度的影响。结果显示,LDMOSFET的沟道尺寸对沟道迁移率和界面态密度有显著的影响,增加NO的退火温度和时间可以提高沟道迁移率,1250°C40 min NO退火和1200°C70 min NO退火的LDMOSFET的常温峰值迁移率均约为45 cm^(2)·V^(-1)·s^(-1),沟道迁移率随测试温度的增加而增加,且高栅压下栅压比测试温度对迁移率的影响更大。

摘要： 研究了铪基金属-氧化物半导体场效应晶体管(metal oxide semiconductor field effect transistors, MOSFETs)栅介质中陷阱诱导的退化和总剂量电离辐照效应。利用动力学蒙特卡洛模拟方法,研究了MOSFETs栅介质中本征缺陷的生长/复合、辐照诱导陷阱电荷和载流子的生成以及载流子俘获/发射等多种物理行为对阈值电压漂移的影响。结果显示MOSFETs阈值电压漂移主要受温度、辐照剂量和被钝化的悬挂键密度的影响。随着温度的升高,栅介质内产生新的缺陷参与载流子输运等行为,导致阈值电压漂移更加明显。辐照剂量很小时辐照效应相对较小,陷阱诱导的退化是主要的影响因素;随着辐照剂量的累积,辐照效应开始占主导地位并产生强烈的负向漂移;当辐照剂量累积到极高水平时,阈值电压漂移表现出反弹效应。

摘要： 为了降低低噪声放大器(Low Noise Amplifier,LNA)的噪声系数(Noise Figure,NF),提出了一种LNA衬底电阻噪声抑制方法。根据金属-氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide Semiconductor,MOS)的衬底寄生电阻在源衬电容间产生噪声电流的原理,利用MOS管衬底电阻的小信号模型得出衬底噪声电流在大于一定的衬底电阻阻值时存在反比关系,采用增大衬底电阻阻值方法来降低MOS管衬底电阻噪声,从而减小整体LNA的噪声系数。将此方法应用于共栅级、电阻负反馈共源级与源简并电感型共源级等3种LNA中,采用台积电0.18μm互补金属氧化物半导体工艺设计,仿真结果表明,应用降噪技术后,共栅级、源简并电感型共源级和电阻负反馈型共源级LNA的NF最高降幅分别为0.99 dB、1 dB与1.18 dB。所提方法能够有效降低LNA的NF,并且提高3种LNA的线性度。

摘要： 静电放电(electro-static discharge,ESD)防护结构的维持电压是决定器件抗闩锁性能的关键参数,但ESD器件参数的热致变化使得防护器件在高温环境中有闩锁风险.本文研究了ESD防护结构N沟道金属-氧化物-半导体(N-channel metal oxide semiconductor,NMOS)在30—195°C的工作温度下的维持特性.研究基于0.18μm部分耗尽绝缘体上硅工艺下制备的NMOS器件展开.在不同的工作温度下,使用传输线脉冲测试系统测试器件的ESD特性.实验结果表明,随着温度的升高,器件的维持电压降低.通过半导体工艺及器件模拟工具进行二维建模及仿真,提取并分析不同温度下器件的电势、电流密度、静电场、载流子注入浓度等物理参数的分布差异.通过研究以上影响维持电压的关键参数随温度的变化规律,对维持电压温度特性的内在作用机制进行了详细讨论,并提出了改善维持电压温度特性的方法.

摘要： 碳化硅(SiC)金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)凭借其优越的材料特性正逐渐替代硅(Si)基器件成为电力变换的核心器件,其长期运行的可靠性是一直以来的研究焦点。功率循环试验是评估其可靠性的有效方法,但目前大多试验的研究对象均为独立的单管或模块,此处将由多个SiC MOSFET单管、陶瓷片、导热硅脂、叠层母排及水冷散热器组成的模组作为研究对象,通过功率循环试验对其整体可靠性进行评估,并通过结构函数法实现模组整体热阻的监测以及导热硅脂热阻退化程度的判断。试验结果表明,在功率循环试验后SiC MOSFET单管结到外壳的热阻基本保持不变,模组的失效原因为导热硅脂层热阻增大引起结温升高,最终导致键合线先失效。

摘要： 提出一种用于电力杆塔缺陷检测脉冲电源拓扑及其样机实现。该脉冲电源的拓扑采用新型开关器件,可满足脉冲快速、可调需求。电力杆塔缺陷检测需要在几十千伏的电压下产生具有亚纳秒上升时间的脉冲电源,为实现这一点,将传统脉冲电源引入固态开关器件。所提出的脉冲电源设计为由多个堆叠的同轴层组成的拓扑结构,其中每层由包含多个开关器件的印刷电路板(PCB)组成。然后,对所提出的脉冲电源进行3D电磁仿真分析,并设计5 kV脉冲电源样机,测试样机在2.5 kV、50Ω负载下可实现6 ns的脉冲上升时间,验证所提电源能够产生灵活脉冲波形,从而验证所提出设计方法的有效性。

摘要： 碳化硅(SiC)金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)结温的精准估计是其损耗计算、寿命预测与可靠性评估的重要基础.SiC MOSFET的结温估计常采用热敏感电参数法,该方法具有快速响应与高准确度等优点.首先研究了 SiC MOSFET关断阶段的电气行为特性,并重新定义了关断延迟时间的区间.其次,分析重新定义的关断延迟时间与温度的理论关系,进而证明相比于传统定义下的关断延迟时间,重新定义的关断延迟时间具有更为优良的温度特性.最后,提出以重新定义的关断延迟时间作为热敏感电参数的SiC MOSFET结温在线估计方法.实验结果表明,提出的方法具有较高的测量精度.

摘要： SiC作为一种综合性能优异宽禁带半导体,在金属氧化物半导体场效应晶体管中具有广泛的应用.然而SiC热氧化生成SiO2的过程具有各向异性,导致不同晶面上的氧化速率差异较大,这会对半导体器件的性能产生不利影响,因而研究SiC各个晶面上SiO2的生长规律尤其重要.建立有效合理的动力学模型是认识上述规律的有效手段.本文从反应机理和拟合准确度两方面对目前具有代表性的改进的Deal-Grove模型(Song模型和Massoud经验关系式)以及硅碳排放模型(Si-C emission model)进行系统研究和比较.在此基础上,分析已有模型的优缺点,提出本课题组建立的真实物理动力学模型应用的可能性,为SiC不同晶面氧化动力学的准确描述提供进一步优化和修正思路.

摘要： 针对雪崩工况下碳化硅(SiC)金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET)芯片温升大影响材料热参数变化,往往导致温度计算不准确的问题,提出计及材料热参数温度依赖性的芯片瞬态热网络模型.首先,分析SiC MOSFET芯片材料的温度依赖性,采用多项式拟合获取热参数随温度变化规律;其次,利用扫描电子显微镜获取SiC MOSFET芯片几何参数,建立芯片元胞模型并通过实验验证其准确性,获取雪崩过程电压电流波形;最后,考虑温度对材料热参数的影响,建立SiC MOSFET芯片瞬态热网络模型,揭示雪崩工况下芯片温度变化规律.结果表明,与不考虑温度影响模型相比,所建芯片瞬态热网络模型更能准确地反映雪崩全过程芯片温度变化,且芯片温度骤升主要体现在内部,外部影响少.

摘要： 为获得两芯片碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管(SiC MOSFETs)并联半桥模块的优化设计方案,采用Ansoft Q3D Extractor软件对不同互联拓扑结构的模块寄生电感进行研究,并通过ANSYS软件对不同互联拓扑结构的热传递过程进行了仿真.通过改变并联半桥模块内部换流回路中各元件的布局方式,减小模块内部换流通路的长度以及面积,从而实现减小寄生电感的目的,同时,也对不同方案的热学特性进行了比较分析.综合考虑寄生电感和散热性能两方面的因素,最终确定最优的模块设计方案;根据优化方案,针对电动汽车应用制作了6芯片并联半桥模块,并搭建Boost电路对模块进00行了测试.

摘要： 随着电站安装量逐步扩大，电站质量问题越来越被关注。结合光伏组件典型失效模式，对MOS光伏旁路开关可靠性进行研究。正向导通条件下，MOS开关正向压降仅为肖特基二极管的20%~40%，壳温优势明显，室内测试最高低150°C，户外测试目前最高低22°C。反向偏置条件下，MOS开关漏电流比肖特基低3个数量级以上，对结温未有明显影响，三种旁路器件的温差保持在5°C以内。正反向切换条件下，MOS开关可保证25-175°C温区内40V的反向耐压，肖特基二极管温度≥75°C容易造成击穿。TC200后，旁路器件各自性能与TC0相比基本无差异;MOS开关仍表现出优异的低温和低导通电压特性。发电量实验中，MOS组件发电能力无劣势，在遮挡条件下发电量略有提升，在当前条件下最高可达0.35%/Kw。

摘要： 随着电站安装量逐步扩大，电站质量问题越来越被关注。结合光伏组件典型失效模式，对MOS光伏旁路开关可靠性进行研究。正向导通条件下，MOS开关正向压降仅为肖特基二极管的20%~40%，壳温优势明显，室内测试最高低150°C，户外测试目前最高低22°C。反向偏置条件下，MOS开关漏电流比肖特基低3个数量级以上，对结温未有明显影响，三种旁路器件的温差保持在5°C以内。正反向切换条件下，MOS开关可保证25-175°C温区内40V的反向耐压，肖特基二极管温度≥75°C容易造成击穿。TC200后，旁路器件各自性能与TC0相比基本无差异;MOS开关仍表现出优异的低温和低导通电压特性。发电量实验中，MOS组件发电能力无劣势，在遮挡条件下发电量略有提升，在当前条件下最高可达0.35%/Kw。

摘要： 随着电站安装量逐步扩大，电站质量问题越来越被关注。结合光伏组件典型失效模式，对MOS光伏旁路开关可靠性进行研究。正向导通条件下，MOS开关正向压降仅为肖特基二极管的20%~40%，壳温优势明显，室内测试最高低150°C，户外测试目前最高低22°C。反向偏置条件下，MOS开关漏电流比肖特基低3个数量级以上，对结温未有明显影响，三种旁路器件的温差保持在5°C以内。正反向切换条件下，MOS开关可保证25-175°C温区内40V的反向耐压，肖特基二极管温度≥75°C容易造成击穿。TC200后，旁路器件各自性能与TC0相比基本无差异;MOS开关仍表现出优异的低温和低导通电压特性。发电量实验中，MOS组件发电能力无劣势，在遮挡条件下发电量略有提升，在当前条件下最高可达0.35%/Kw。

摘要： 电机在汽车电子中的应用越来越广泛,对其控制电路中所用MOSFET的选取也越来越重要.本文结合一款英飞凌MOSFET在电动助力转向控制器中的使用,对其关键参数与指标如导通电阻、极间电容和栅极电荷、门极驱动电压,安全工作区曲线和热参数等在选取和使用中的一些关注点进行了说明,并对MOSFET规格说明书中的主要图表在实际使用中的作用与使用方法做了介绍.通过本文可对MOSFET的主要参数与指标的选取和注意事项有一个基本的了解和掌握.

摘要： 电机在汽车电子中的应用越来越广泛,对其控制电路中所用MOSFET的选取也越来越重要.本文结合一款英飞凌MOSFET在电动助力转向控制器中的使用,对其关键参数与指标如导通电阻、极间电容和栅极电荷、门极驱动电压,安全工作区曲线和热参数等在选取和使用中的一些关注点进行了说明,并对MOSFET规格说明书中的主要图表在实际使用中的作用与使用方法做了介绍.通过本文可对MOSFET的主要参数与指标的选取和注意事项有一个基本的了解和掌握.

摘要： 电机在汽车电子中的应用越来越广泛,对其控制电路中所用MOSFET的选取也越来越重要.本文结合一款英飞凌MOSFET在电动助力转向控制器中的使用,对其关键参数与指标如导通电阻、极间电容和栅极电荷、门极驱动电压,安全工作区曲线和热参数等在选取和使用中的一些关注点进行了说明,并对MOSFET规格说明书中的主要图表在实际使用中的作用与使用方法做了介绍.通过本文可对MOSFET的主要参数与指标的选取和注意事项有一个基本的了解和掌握.

摘要： 电机在汽车电子中的应用越来越广泛,对其控制电路中所用MOSFET的选取也越来越重要.本文结合一款英飞凌MOSFET在电动助力转向控制器中的使用,对其关键参数与指标如导通电阻、极间电容和栅极电荷、门极驱动电压,安全工作区曲线和热参数等在选取和使用中的一些关注点进行了说明,并对MOSFET规格说明书中的主要图表在实际使用中的作用与使用方法做了介绍.通过本文可对MOSFET的主要参数与指标的选取和注意事项有一个基本的了解和掌握.

摘要： 基于Cree官网提供的C2M系列SPICE模型,本文对SiC MOSFET静动态特性进行了深入分析.分析结果表明该模型在工作结温较低时,与datasheet提供的静态特性曲线较吻合,但工作结温较高时对SiC MOSFET静态特性的模拟效果较差,于是在该模型基础上增加了一个温控电压源,以补偿工作结温上升带来的影响.之后,通过进行双脉冲测试,对比分析了该模型对SiC MOSFET动态特性的模拟效果.经过上述静、动特性的分析,发现该模型可较为准确地反映低结温时器件的真实工作特性,增加温控电压源后也适用于高结温工作状态.

摘要： 基于Cree官网提供的C2M系列SPICE模型,本文对SiC MOSFET静动态特性进行了深入分析.分析结果表明该模型在工作结温较低时,与datasheet提供的静态特性曲线较吻合,但工作结温较高时对SiC MOSFET静态特性的模拟效果较差,于是在该模型基础上增加了一个温控电压源,以补偿工作结温上升带来的影响.之后,通过进行双脉冲测试,对比分析了该模型对SiC MOSFET动态特性的模拟效果.经过上述静、动特性的分析,发现该模型可较为准确地反映低结温时器件的真实工作特性,增加温控电压源后也适用于高结温工作状态.

摘要： 基于Cree官网提供的C2M系列SPICE模型,本文对SiC MOSFET静动态特性进行了深入分析.分析结果表明该模型在工作结温较低时,与datasheet提供的静态特性曲线较吻合,但工作结温较高时对SiC MOSFET静态特性的模拟效果较差,于是在该模型基础上增加了一个温控电压源,以补偿工作结温上升带来的影响.之后,通过进行双脉冲测试,对比分析了该模型对SiC MOSFET动态特性的模拟效果.经过上述静、动特性的分析,发现该模型可较为准确地反映低结温时器件的真实工作特性,增加温控电压源后也适用于高结温工作状态.

摘要： 提供用于形成金属氧化物膜的涂布液，其含有：铟化合物；选自镁化合物、钙化合物、锶化合物、和钡化合物的至少一种；选自含有其氧化数的最大正值为IV的金属的化合物、含有其氧化数的最大正值为V的金属的化合物，和含有其氧化数的最大正值为VI的金属的化合物的至少一种；以及有机溶剂。

摘要： 包含氢(或氘)的非晶氧化物被应用到晶体管的沟道层。因此，可以实现具有优秀的TFT特性的薄膜晶体管，所述优秀的TFT特性包括小的迟滞现象、常断操作、高导通/关断比、高饱和电流等等。此外，作为一种用于制造由非晶氧化物制成的沟道层的方法，在包含氢气和氧气的气体环境中执行成膜，以便可以控制非晶氧化物的载流子浓度。

摘要： 本发明公开了形成金属氧化物薄膜的涂布液、金属氧化物薄膜、场效应晶体管和制造场效应晶体管的方法。一种用于形成金属氧化物薄膜的涂布液包含：无机铟化合物；无机钙化合物或无机锶化合物，或这两种化合物；以及有机溶剂。通过涂布所述涂布液而形成的氧化物半导体用于场效应晶体管的活性层。

摘要： 提供用于形成金属氧化物膜的涂布液，其含有：铟化合物；选自镁化合物、钙化合物、锶化合物、和钡化合物的至少一种；选自含有其氧化数的最大正值为IV的金属的化合物、含有其氧化数的最大正值为V的金属的化合物，和含有其氧化数的最大正值为VI的金属的化合物的至少一种；以及有机溶剂。

摘要： 一种用于形成金属氧化物薄膜的涂布液，包含：无机铟化合物；无机钙化合物或无机锶化合物，或这两种化合物；以及有机溶剂。通过涂布所述涂布液而形成的氧化物半导体用于场效应晶体管的活性层。

摘要： 用于形成金属氧化物薄膜的涂布液，所述涂布液包含：无机铟化合物；无机镁化合物和无机锌化合物的至少一种；和二醇醚。

摘要： 包含氢(或氘)的非晶氧化物被应用到晶体管的沟道层。因此，可以实现具有优秀的TFT特性的薄膜晶体管，所述优秀的TFT特性包括小的迟滞现象、常断操作、高导通/关断比、高饱和电流等等。此外，作为一种用于制造由非晶氧化物制成的沟道层的方法，在包含氢气和氧气的气体环境中执行成膜，以便可以控制非晶氧化物的载流子浓度。

摘要： 本发明公开了一种p型金属氧化物电流阻挡层Ga2O3垂直金属氧化物半导体场效应晶体管，主要解决现有技术无法形成pn结，导致击穿电压低的问题。其自下而上包括：漏极(1)、氧化镓衬底(2)、氧化镓漂移层(3)、氧化镓沟道层(4)、栅介质层(5)、栅极(6)，该氧化镓漂移层(3)的两侧设置有电流阻挡层(7)、中间设置有电流孔径(8)，氧化镓沟道层(4)和栅介质层(5)的两侧设置有源极(9)，该电流阻挡层(7)采用掺杂有硼元素的p型金属氧化物材料，且分别与氧化镓漂移层(3)和氧化镓沟道层(4)形成两个异质结。本发明大幅度提升了器件的击穿电压，可应用于工业电力以及汽车电力系统的大功率器件。

摘要： 公开了用于制造金属氧化物半导体场效应晶体管的方法和金属氧化物半导体场效应晶体管。一种用于制造MOSFET半导体器件的方法，包括提供晶片，晶片包括：半导体本体，该半导体本体包括第一侧、与第一侧相邻的第一半导体区、与第一侧相邻并且与第一半导体区形成第一pn结的第二半导体区、以及与第一侧相邻并且与第二半导体区形成第二pn结的第三半导体区；布置在第一侧上的第一电介质层；嵌入在第一电介质层中的栅极电极；和布置在第一电介质层上的第二电介质层。在栅极电极旁边形成通过第一电介质层和第二电介质层的沟槽。在沟槽的侧壁处形成电介质间隔壁。沟槽延伸到半导体本体中以形成接触沟槽。

摘要： 本发明公开了一种p型金属氧化物电流阻挡层Ga2O3垂直金属氧化物半导体场效应晶体管，主要解决现有技术无法形成pn结，导致击穿电压低的问题。其自下而上包括：漏极(1)、氧化镓衬底(2)、氧化镓漂移层(3)、氧化镓沟道层(4)、栅介质层(5)、栅极(6)，该氧化镓漂移层(3)的两侧设置有电流阻挡层(7)、中间设置有电流孔径(8)，氧化镓沟道层(4)和栅介质层(5)的两侧设置有源极(9)，该电流阻挡层(7)采用掺杂有硼元素的p型金属氧化物材料，且分别与氧化镓漂移层(3)和氧化镓沟道层(4)形成两个异质结。本发明大幅度提升了器件的击穿电压，可应用于工业电力以及汽车电力系统的大功率器件。