過渡電圧オーバーシュートは、高スルーレートのスイッチング条件下でのGaN高電子移動度トランジスタ（HEMT）でよく見られる現象です。このようなストレス下での動的パラメータの不安定性は、GaNのアプリケーションにとって重要な懸念事項です。この調査では、最大数10億スイッチング・サイクルに及ぶ繰り返し電圧オーバーシュート下でのGaN HEMTの動的オン抵抗（R_DS(on)）の変化を初めて正確に特徴付けました。動的R_DS(on)の増加が、過電圧スイッチング時の主要なデバイス劣化であることが分かりました。このような結果は、アクティブ温度制御と正確なその現場R_DS(on)のモニタリングを備えた高周波、繰り返し、非クランプの誘導スイッチング（UIS：unclamped inductive switching）テストから得られました。動的R_DS(on)ドリフトとピーク過電圧を相関付ける物理ベースのモデルが提案され、実験データとの良好な一致が得られました。このモデルはさらに、GaN HEMTの寿命を予測するために使いました。100 kHz、120 Vのスパイク下でスイッチングした100 V定格のGaN HEMTの場合、このモデルは、25年間の連続動作にわたって、動的R_DS(on)シフトが10%以下であると予測しています。この調査は、GaN HEMTの過電圧スイッチングの信頼性に関する主要な懸念に対処し、電子トラップのメカニズムについての新たな洞察を提供します。

IEEE Xplore
Ruizhe Zhang、Ricardo Garcia、Robert Strittmatter、Yuhao zhang、Shengke Zhange
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