一種高性能GaN功率整流器研究.pdf

1、氮化鎵(GaN)功率器件因能實現(xiàn)高功率、高頻率、高線性度、高效率等特點吸引著其在功率器件應(yīng)用領(lǐng)域的快速發(fā)展。整流器在功率應(yīng)用領(lǐng)域中占有重要地位，開發(fā)一種具有低正向開啟電壓、低反向漏電和高反向耐壓能力的高性能GaN功率整流器對于實際應(yīng)用具有重要意義。本文的工作就是提出具有該高性能的GaN功率整流器。主要研究內(nèi)容包括：
　?。?）提出一種具有結(jié)終端混合陽極結(jié)構(gòu)的GaN功率整流器(AlGaN/GaN Power Rectifier wi

2、th Edge-Terminated Hybrid Anode, ETH-Rectifier)。ETH-Rectifier的特點為：1、采用刻蝕凹槽的方式優(yōu)化柵下方AlGaN勢壘層的厚度實現(xiàn)對二維電子氣濃度(2DEG)的調(diào)制，從而實現(xiàn)對器件的正向開啟電壓的調(diào)制。仿真表明ETH-Rectifier的開啟電壓為0.25V，是常規(guī)肖特基二極管(SBD)開啟電壓的1/6。2、在靠近陰極一側(cè)的肖特基凹槽中引入結(jié)終端大幅降低整流器的反向漏電，提高反

3、向耐壓。與沒有結(jié)終端的器件相比，該 ETH-Rectifier的反向漏電流在反向偏壓為-100V時降低了5個量級。在陽極到陰極的距離Lac=5.0μm時，沒有結(jié)終端的器件在漏電流為10μA/mm時擊穿電壓為400V,而ETH-Rectifier在漏電流為1μA/mm時擊穿電壓達到510V。且引入2.0μm長的場板后，器件耐壓值從510V提高至800V，提升了56.86％。并根據(jù)BFOM值優(yōu)化結(jié)終端和場板的長分別為1.0μm和2.0μm。

4、
　?。?）根據(jù)仿真中ETH-Rectifier存在的問題和參數(shù)的優(yōu)化選取，在實際器件設(shè)計中提出優(yōu)化結(jié)構(gòu)：具有MIS柵混合陽極的GaN功率整流器(AlGaN/GaN Power Rectifier with MIS-Gated Hybrid Anode, MG-HAR)。MG-HAR的特點為：1、同樣采用刻蝕凹槽方式調(diào)制開啟電壓，測試表明 MG-HAR的開啟電壓為0.6V，而同比SBD的為0.9V。2、凹槽中全部淀積上柵介質(zhì)來減小