功率MOSFET低溫動態(tài)特性研究.pdf

1、隨著硅基功率MOSFET工藝水平的不斷提高，器件的性能指標有了很大的突破，如通態(tài)電阻已經(jīng)低于100mΩ、擊穿電壓已經(jīng)達到1500V左右，它們正越來越接近硅材料的理論極限值，進一步提高這些性能參數(shù)的難度變的越來越大，因此，降低器件的工作溫度，充分發(fā)揮硅材料的潛能，正逐漸成為一個重要的研究方向。由于功率MOSFET的作用是用來實現(xiàn)高速的開通和關(guān)斷，絕大部分失效機理都發(fā)生在動態(tài)變化過程中，動態(tài)特性體現(xiàn)了功率MOSFET的精髓，低溫動態(tài)特性研究

2、有助于弄清楚器件的低溫工作機理，分析低溫下器件動態(tài)特性參數(shù)的變化規(guī)律，更好的使用低溫功率MOSFET，對未來工程應用有重要的意義。 本文通過大量實驗，發(fā)現(xiàn)了可在77K~300K范圍內(nèi)穩(wěn)定工作的功率MOSFET柵極驅(qū)動芯片，保證了低溫動態(tài)特性測試結(jié)果的準確性，為未來低溫功率器件的工程應用做出了貢獻。嚴格按照器件動態(tài)特性測試規(guī)范要求，為純阻性負載和非箝位感性負載兩種條件設計出了驅(qū)動信號發(fā)生電路，并改進了低溫容器和電源供電等環(huán)節(jié)，設計

3、出了一套簡單可靠的低溫動態(tài)特性實驗平臺，對中等電壓等級DMOSFET功率器件的動態(tài)特性參數(shù)進行了實驗測試。 實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，低溫下功率MOSFET的開通時間和關(guān)斷時間都大幅度減小，器件的開關(guān)速度明顯提高，動態(tài)性能得到顯著改善。低溫下DMOSFET器件的雪崩擊穿電壓下降，器件的最大允許雪崩耗散功率增加，安全工作區(qū)變大，器件在大電壓大電流應力條件下的可靠性提高。 本文使用電荷分布理論，對純阻性負載條件下功率MOSFET的動態(tài)變

4、化過程進行了分階段分析，對影響器件動態(tài)特性的關(guān)鍵因素（極間電容）進行了研究，初步總結(jié)了動態(tài)變化過程中極間電容的變化規(guī)律。文章還對非箝位感性負載條件下功率MOSFET的動態(tài)變化過程進行了詳細分析，為研究低溫下器件性能的變化規(guī)律奠定了理論基礎。 在DMOSFET器件數(shù)學模型的基礎上，研究了溫度對器件內(nèi)部物理參數(shù)的影響，發(fā)現(xiàn)對于不同水平雜質(zhì)摻雜濃度和器件內(nèi)部不同區(qū)域，溫度對雜質(zhì)電離率和載流子遷移率的影響有很大差異。在分析了溫度對器件極