功率MOSFET低溫動(dòng)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(biāo)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(dá)到1500V左右，它們正越來(lái)越接近硅材料的理論極限值，進(jìn)一步提高這些性能參數(shù)的難度變的越來(lái)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(gè)重要的研究方向。由于功率MOSFET的作用是用來(lái)實(shí)現(xiàn)高速的開(kāi)通和關(guān)斷，絕大部分失效機(jī)理都發(fā)生在動(dòng)態(tài)變化過(guò)程中，動(dòng)態(tài)特性體現(xiàn)了功率MOSFET的精髓，低溫動(dòng)態(tài)特性研究

2、有助于弄清楚器件的低溫工作機(jī)理，分析低溫下器件動(dòng)態(tài)特性參數(shù)的變化規(guī)律，更好的使用低溫功率MOSFET，對(duì)未來(lái)工程應(yīng)用有重要的意義。 本文通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)，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(dòng)芯片，保證了低溫動(dòng)態(tài)特性測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性，為未來(lái)低溫功率器件的工程應(yīng)用做出了貢獻(xiàn)。嚴(yán)格按照器件動(dòng)態(tài)特性測(cè)試規(guī)范要求，為純阻性負(fù)載和非箝位感性負(fù)載兩種條件設(shè)計(jì)出了驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生電路，并改進(jìn)了低溫容器和電源供電等環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)

3、出了一套簡(jiǎn)單可靠的低溫動(dòng)態(tài)特性實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)中等電壓等級(jí)DMOSFET功率器件的動(dòng)態(tài)特性參數(shù)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，低溫下功率MOSFET的開(kāi)通時(shí)間和關(guān)斷時(shí)間都大幅度減小，器件的開(kāi)關(guān)速度明顯提高，動(dòng)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(yīng)力條件下的可靠性提高。 本文使用電荷分布理論，對(duì)純阻性負(fù)載條件下功率MOSFET的動(dòng)態(tài)變

4、化過(guò)程進(jìn)行了分階段分析，對(duì)影響器件動(dòng)態(tài)特性的關(guān)鍵因素（極間電容）進(jìn)行了研究，初步總結(jié)了動(dòng)態(tài)變化過(guò)程中極間電容的變化規(guī)律。文章還對(duì)非箝位感性負(fù)載條件下功率MOSFET的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程進(jìn)行了詳細(xì)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(chǔ)。 在DMOSFET器件數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，研究了溫度對(duì)器件內(nèi)部物理參數(shù)的影響，發(fā)現(xiàn)對(duì)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(duì)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(duì)器件極