强激光与粒子束
2024, 36(2): 025019
北京智慧能源研究院 先进输变电技术国家重点实验室, 北京 102200
介绍了一种在JFET区域采用浅槽N型重掺杂降低器件比导通电阻与开启损耗的1 200 V碳化硅平面栅MOSFET器件。采用浅槽结构设计, 减小了器件栅源电容CGS及栅漏电容与栅源电容比值CGD/CGS, 降低了器件的开启损耗。浅槽下方采用的N型重掺杂使得器件反型层沟道压降明显提高, 使器件获得了更低的比导通电阻。仿真结果表明, 相比于平面栅MOSFET器件, 开启损耗降低了20%; 相比于平面栅MOSFET与分裂栅MOSFET, 器件比导通电阻分别减小了14%和17%。
Miller 电容 分裂栅 MOSFET 4H-SiC MOSFET 4H-SiC MOSFET, Miller capacitance, split gate MOSF
1 三峡大学 电气与新能源学院，湖北 宜昌 443002
2 湖北省输电线路工程技术研究中心（三峡大学），湖北 宜昌 443002
3 国网宜昌供电公司，湖北 宜昌 443002
为实现全固态Marx发生器中多个SiC MOSFET开关的同步驱动，设计了一种基于脉冲变压器的驱动控制电路。多路驱动信号的同步性会影响到Marx发生器的输出波形参数，因此要求驱动信号具有快脉冲前沿、低抖动特点。根据SiC MOSFET驱动原理及要求，分析了SiC MOSFET驱动电路脉冲前沿的影响因素，分析计算其相关参数，进行仿真模拟验证。设计了共初级穿芯10级串联的脉冲变压器，初次级的匝数分别为1匝和9匝，次级经正负脉冲信号调理电路后驱动10级Marx电路。实测结果表明利用脉冲变压器原边漏感与谐振电容构成的谐振电路在断续模式下，驱动功率越大，脉冲前沿越快且同步性越好。该同步驱动电路的脉冲前沿为112 ns，脉宽1～10 μs可调，频率10～25 kHz可调，满足固态Marx发生器参数调整需求。
SiC MOSFET 同步驱动 脉冲变压器 谐振 驱动功率 SiC MOSFET synchronous drive pulse transformer resonance driving power 强激光与粒子束
2023, 35(8): 085002
1 中国科学院大学 微电子学院, 北京 100029
2 中国科学院 微电子研究所, 北京 100029
3 淄博美林电子有限公司, 山东 淄博 255000
利用TCAD Sentaurus模拟仿真软件，研究分析了三种不同结构的槽栅型1 200 V SiC MOSFET单粒子响应特性，器件包括传统单沟槽MOSFET、双沟槽MOSFET和非对称沟槽MOSFET结构。仿真结果表明，双沟槽MOSFET的抗单粒子特性优于其它两种结构器件。通过分析可知，双沟槽MOSFET结构的优越性在于有较深的源极深槽结构，有助于快速收集单粒子碰撞过程产生的载流子，从而缓解大量载流子聚集带来的内部电热集中，相比其它两种结构能有效抑制引起单粒子烧毁的反馈机制。
碳化硅场效应晶体管 单粒子效应 槽栅型结构 电热反馈 SiC MOSFET single event burnout trench gate structure electrothermal feedback
1 先进输电技术国家重点实验室, 北京 102209
2 全球能源互联网研究院有限公司, 北京 102209
SiC因其优越的电学特性，已发展成为高压功率器件领域的翘楚。然而，SiC与SiO2界面存在高密度界面态，使得SiC MOSFET沟道迁移率远低于SiC材料本身的体迁移率，大大约束了SiC材料本身电学性能的发挥。为改善反型层沟道迁移率，不同功率器件厂商采用了不同的栅极氧化工艺，所实现的栅极氧化层界面态密度各有不同，现有的功率器件仿真软件提供的多种界面态能级分布模型都需要芯片厂商实际的流片数据作为支撑，这对功率器件上游设计人员产生了阻碍。基于此，文章通过流片测试数据，结合TCAD仿真软件给出了一种用于SiC MOSFET器件仿真的界面态能级分布模型。利用给出的界面态能级分布模型，与实际产品对比，仿真得出的I-V曲线与测试曲线基本重合。
界面态 仿真模型 反型层迁移率 界面陷阱 SiC MOSFET SiC MOSFET interface state simulation model inversion layer mobility interface trap
