碳化硅MOSFET的特性研究.pdf

1、相比于傳統(tǒng)硅(Si)材料，碳化硅(SiC)因其更寬的禁帶寬度(3.26eV)、更高的熱導(dǎo)率和更高的臨界擊穿場(chǎng)強(qiáng)，在大功率開(kāi)關(guān)電路和電力系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域得到了廣泛的關(guān)注。SiC功率器件最突出的性能優(yōu)勢(shì)在于其高壓、高頻和高溫工作特性，可以有效地降低電力電子系統(tǒng)的功率損耗。目前，國(guó)際上多數(shù)行業(yè)領(lǐng)先的半導(dǎo)體器件廠商，已在SiCMOSFET器件產(chǎn)品化道路上取得了巨大進(jìn)展。現(xiàn)階段，商用SiC MOSFET產(chǎn)品絕大多數(shù)為N溝道平面垂直結(jié)構(gòu)，且多家公司已推

2、出了更新的SiC MOSFET產(chǎn)品，其應(yīng)用前景被寄予了很大希望。與此同時(shí)，平面垂直型SiC MOSFET的柵極界面態(tài)和由此引發(fā)的溝道電子遷移率低的問(wèn)題，一直是限制SiC MOSFET廣泛應(yīng)用的主要原因。在進(jìn)行SiC MOSFET工藝設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，前期理論研究多依賴于仿真軟件進(jìn)行物理建模，然而實(shí)際的實(shí)驗(yàn)結(jié)果往往與仿真有較大差距，其主要原因是仿真中未加入準(zhǔn)確的SiC MOSFET界面態(tài)模型，以及反型層的遷移率模型不準(zhǔn)確。
　　本文

3、對(duì)SiCMOSFET進(jìn)行了研究和探討，主要包括以下內(nèi)容：通過(guò)對(duì)Cree公司三代SiC MOSFET器件在-160℃至200℃溫度下進(jìn)行測(cè)試，提取出了每代器件在不同溫度下的閾值電壓、導(dǎo)通電阻等特征參數(shù)。分析比較了三代產(chǎn)品閾值電壓、導(dǎo)通電阻隨溫度的變化趨勢(shì)，以及不同溫度下導(dǎo)通電阻與柵極電壓的關(guān)系。運(yùn)用建立物理模型的方法，對(duì)三代產(chǎn)品閾值電壓、導(dǎo)通電阻的各組成部分與溫度的關(guān)系進(jìn)行了比較研究。解釋了SiC MOSFET的閾值電壓的溫度變化率隨產(chǎn)品