SiC/SiO2界面态电荷对SiC MOSFET短路特性影响的研究 |
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引用本文: | 周郁明,穆世路,蒋保国,王兵,陈兆权.SiC/SiO2界面态电荷对SiC MOSFET短路特性影响的研究[J].电子科技大学学报(自然科学版),2019,48(6):947-953. |
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作者姓名: | 周郁明 穆世路 蒋保国 王兵 陈兆权 |
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作者单位: | 安徽工业大学安徽省高校电力电子与运动控制重点实验室 安徽 马鞍山 243002;安徽工业大学安徽省高校电力电子与运动控制重点实验室 安徽 马鞍山 243002;安徽工业大学安徽省高校电力电子与运动控制重点实验室 安徽 马鞍山 243002;安徽工业大学安徽省高校电力电子与运动控制重点实验室 安徽 马鞍山 243002;安徽工业大学安徽省高校电力电子与运动控制重点实验室 安徽 马鞍山 243002 |
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基金项目: | 国家自然科学基金11575003 |
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摘 要: | 碳化硅/二氧化硅(SiC/SiO2)界面态电荷数量的减少有利于降低碳化硅金属-氧化物-半导体场效应晶体管(SiCMOSFET)的通态电阻和开关损耗,然而沟道电流的提升会给遭遇短路故障的SiC MOSFET带来更大的电流应力。在传统的SiCMOSFET等效电路模型的基础上建立了SiC MOSFET的短路失效模型,该模型考虑了强电流应力下器件内的泄漏电流,并引入了包含界面态电荷的沟道载流子迁移率。利用该模型讨论了SiC/SiO2界面态电荷对SiC MOSFET短路特性的影响,结果显示界面态电荷的减少缩短了SiC MOSFET短路耐受时间。随后通过从失效电流中分离出不同产生机制下的泄漏电流分量,讨论了界面态电荷对SiC MOSFET短路特性影响的机理。
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关 键 词: | 载流子迁移率 电流应力 界面态电荷 泄漏电流 碳化硅MOSFET |
收稿时间: | 2018-10-24 |
Research on the Impact of Trapped Charges at SiC/SiO2 Interface on the Short-circuit Performances of SiC MOSFET |
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Affiliation: | Anhui Provincial Key Laboratory of Power Electronics and Motion Control, Anhui University of Technology Maanshan Anhui 243002 |
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Abstract: | The decrease in the trapped charges at SiC/SiO2 interface is helpful to lower the on-state resistance and switching loss of SiC MOSFET, however, the lift of channel current brings higher current stress to SiC MOSFET during short-circuit case. On the basis of the traditional equivalent circuit model for SiC MOSFET, a short-circuit failure model of SiC MOSFET has been developed. The model introduces the leakage current across the PN junction between N-drift region and P base region of SiC MOSFET, and employs an advance carrier mobility model with the trapped charges at the SiC/SiO2 interface. By the developed failure model, the influence brought by the interface trapped charges on the short-circuit performances has been exploited, and the result shows that the reduction of interface trapped charge shortens the time of SiC MOSFET withstanding short-circuit stress. Further, the mechanism of interface trapped charges affecting the short-circuit withstanding time has been discussed by separating the leakage current components from the failure current. |
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