不同脉冲工作条件对GaN HEMT器件结温的影响

研究了不同脉冲工作条件对GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)结温的影响,通过改变脉冲信号发生器的输出频率和占空比来改变器件的工作条件,利用具备高空间分辨率的显微红外热像仪进行瞬态结温测试。结果表明:器件工作在给定的平均功率下,可以通过提高脉冲信号占空比和频率来改善器件的寿命和性能可靠性;工作在给定的峰值功率下,可以通过降低脉冲占空比和提高脉冲频率来改善器件的寿命和性能可靠性。沟道温度影响着半导体器件的寿命,因此,可以在器件能够承受的范围内通过改变脉冲占空比和脉冲频率来改善器件的寿命和性能可靠性。     

应用于微波通信系统新型器件GaN HEMT研究

通过自洽求解一维泊松方程,计算了应用于微波通信系统的非故意掺杂AlGaN/AlN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)的外延层结构参数对器件的二维电子气(2DEG)浓度,跨导等性能的影响.通过理论分析并结合TCAD软件最终确定AlGaN/AlN/GaN HEMT的最佳外延层结构.对栅长0.3 μm和栅宽100 μm的器件仿真结果表明,器件的最大跨导为418 mS/mm,器件的最大电流密度为2 300 mA/mm,性能良好.     

GaN HEMT器件22元件小信号模型

采用了新型的包含22元件的GaN HEMT小信号模型,通过增加与栅源电容Cgs和栅漏电容Cgd并联的电导Ggsf和Ggdf来表征GaN HEMT栅漏电情况.结果表明22元件小信号模型拟合度提高,物理意义更为明确.同时重点改进了寄生电容参数的提取方法,可有效地提取新型栅场板、源场板器件小信号参数.由算法提取的参数值可准确反映GaN HEMT器件的物理特性.     

GaN HEMT器件22元件小信号模型

采用了新型的包含22元件的GaN HEMT小信号模型,通过增加与栅源电容Cgs和栅漏电容Cgd并联的电导Ggsf和Ggdf来表征GaN HEMT栅漏电情况.结果表明22元件小信号模型拟合度提高,物理意义更为明确.同时重点改进了寄生电容参数的提取方法,可有效地提取新型栅场板、源场板器件小信号参数.由算法提取的参数值可准确反映GaN HEMT器件的物理特性.     

GaN基HEMT器件的优化设计

针对氮化镓(GaN)高电子迁移率晶体管(HEMT)器件自热效应以及电流崩塌效应导致器件性能退化和失效的问题,研究了通过合理改变器件参数尺寸优化GaN基HEMT器件的设计,提高器件性能。通过仿真软件模拟了器件各参数对于GaN器件电学性能的影响,分析了不同衬底构成对GaN HEMT器件自热效应的影响,系统研究了GaN HEMT器件相关参数改变对自热效应及器件电学性能的影响。结果表明:Si及金刚石组成的衬底中减小Si层的厚度有利于减小器件的自热效应,降低有源区最高温度。为提高器件性能以及进一步优化GaN基HEMT器件设计提供了一定的理论参考。     

器件热阻随测试结温变化规律研究

为探究半导体分立器件电学法热阻测试时器件结温与热阻的变化规律,开展了基于热阻测试实验分析。详细介绍了热阻测试程序和典型热阻测试电路,并对4款典型VDMOS器件开展热阻测试,结合器件结构特性、热响应曲线和微观导热理论中声子导热系数与温度关系,研究获得器件热阻与结温的变化规律。通过热阻与结温的正相关性规律,有效提升器件在老炼和实际工况下结温计算的准确性。     

功率晶体管结温测量与器件筛选条件拟定

概述了功率晶体管结温测量的意义及常用的双极晶体管模型.常用的结温测量方法有两种:红外扫描法和热敏参数法.由于热敏参数法只能得到器件的平均结温,不能用于准确地评价电子器件的可靠性,因此,红外扫描法优于热敏参数法.红外扫描法用于拟定器件筛选条件时必须满足3个必要条件,这样既不会发生应力不足,又能避免过应力失效.     

基于红外测温的GaN HEMT器件结构函数法热阻测量

为了准确的测量GaN HEMT的热阻参数,在两种不同的管壳接触热阻条件下,利用经过改进的显微红外热像仪测量了GaN HEMT的降温曲线。采用结构函数算法对两种降温曲线进行分析,得到了反映器件各层材料热阻的积分结构函数曲线。当管壳接触层由空气变化为导热硅脂时,积分结构函数曲线发生了变化。通过结构函数曲线能够明确区分被测件不同层的热阻。可以将被测件的分成6层结构,与器件真实结构基本一致。     

GaN基HEMT器件的优化设计北大核心CSCD

针对氮化镓(GaN)高电子迁移率晶体管(HEMT)器件自热效应以及电流崩塌效应导致器件性能退化和失效的问题,研究了通过合理改变器件参数尺寸优化GaN基HEMT器件的设计,提高器件性能。通过仿真软件模拟了器件各参数对于GaN器件电学性能的影响,分析了不同衬底构成对GaN HEMT器件自热效应的影响,系统研究了GaN HEMT器件相关参数改变对自热效应及器件电学性能的影响。结果表明:Si及金刚石组成的衬底中减小Si层的厚度有利于减小器件的自热效应,降低有源区最高温度。为提高器件性能以及进一步优化GaN基HEMT器件设计提供了一定的理论参考。     

多芯片贴片式LED器件结温测量

结温是多芯片LED器件热性能的关键参数。以SMD5050 LED器件为例,研究了多芯片贴片式LED器件结温测量方法。SMD5050 LED是一种多芯片贴片式封装的LED器件,器件内封装有3颗芯片,3颗芯片之间并联。根据单芯片LED器件热阻测试原理,模拟SMD5050 LED器件正常工作时的状态,对SMD5050 LED器件的结温进行了测量,并根据LED芯片特性,验证了测量结果的准确性,这种方法适用于封装结构相似的其他多芯片LED器件结温的测量。     

氮化镓基LED结温测量方法研究

分别研究了脉冲电流法、微小电流法和光学成像法测量氮化镓基LED结温的基本原理,并对比了不同方法的结果可靠性。结果表明:在大脉冲电流下,串联电阻效应不可忽略,脉冲电流法得到的平均结温偏低;微小电流法能够减小加热电流和测试电流的切换时间和串联电阻效应,提高测量准确性;光学成像法基于发光强度与结温的依赖关系,能够获得器件温度的空间分布,有助于制备高性能的LED。     

GaN HEMT器件热特性的电学测试法

基于JEDEC颁布的结到壳热阻瞬态热测试界面法,对测试GaN HEMT器件热特性的电学法进行了研究.通过合理的测试电路设计,有效解决了GaN HEMT器件电学法测试中的栅极保护问题和自激问题,实现了GaN HEMT器件的界面热阻测量.根据测得的热阻-热容结构函数曲线可知,GaN HEMT器件结到壳热阻主要由金锡焊接工艺和管壳热特性决定.结合结构函数分析,对金锡焊接部分热阻和管壳热阻进行排序可剔除有工艺缺陷的器件.与红外热成像法的结温测试结果进行对比分析,证实了电学法测试结果的准确性.     

半导体功率器件结温的实时测量和在线测量

克服了器件在大电流测试时温度系数测不准的难题,帮助国际标准完善了实时测量和在线测量结温的方法,即在加热的同时,不改变加热状况的情况下,直接把加热电流当作测量电流,借助于校准曲线从而测量出晶体管的结温.     

半导体功率器件结温的实时测量和在线测量

克服了器件在大电流测试时温度系数测不准的难题,帮助国际标准完善了实时测量和在线测量结温的方法,即在加热的同时,不改变加热状况的情况下,直接把加热电流当作测量电流,借助于校准曲线从而测量出晶体管的结温.     

用于GaN HEMT栅驱动芯片的快速响应LDO电路

设计了一种用于GaN高电子迁移率晶体管(High-Electron-Mobility Transistor,HEMT)器件栅驱动芯片的快速响应低压差线性稳压器(Low Dropout Regulator,LDO)电路,可为高速变化的数字电路提供快速响应的供电电压。该电路采用动态偏置结构,通过在大负载发生时给误差放大器增加一个额外的动态偏置结构,来加快输出端的瞬态响应速度。基于0.18μm BCD工艺,完成了电路设计验证。仿真结果显示LDO瞬态响应时间小于0.5μs,可满足频率达1 MHz的GaN HEMT器件栅驱动芯片应用要求。     

先进的小尺寸金属栅CMOS工艺开发

利用校准之后工艺模拟软件TSUPREM-4和器件模拟软件MEDICI,采用工艺模拟与实际工艺流片相结合的方法对沟道尺寸为0．8μm-2μm之间的金属铝栅CMOS进行器件模拟、试验及分析,提出了相应的工艺及改进措施,确定了器件的结构、工艺等参数,提出了一个可行的工艺流程。通过对晶体管部分特征参数和电学特性的详细分析,最终获得了满意的设计参数和性能。同时通过对在此工艺平台下的各种端口的ESD保护结构进行试验与分析,找出满足2kV HBM模式的ESD保护结构与设计规则。     

电子器件真实温度和发射率分布的红外测量

用红外热成像系统直接获得的热像图,是被测器件表面辐射温度的分布,并不是真实温度的分布。现介绍一套电子器件热辐射特性测试分析系统,可以方便地测定物体表面的真实温度分布发射率分布。通过对一系列电子器件的测试,所获得的结果说明该系统是行之有效的,有着很广泛的用途。     

提高晶闸管结温的途径

探讨了在半导体晶闸管(SCR)制造过程中,采用合理的工艺手段,选用最低电阻率的单晶、偏长的基区、阴极加短路环、短路点,使小电流a2为零,经过严格的斜边清洗与钝化,使SCR最高工作结温尽量达到理论值.