原位 RDS(on) 表徵及 GaN HEMT 在重複過電壓開關下的壽命預測

瞬態電壓過衝是氮化鎵高電子遷移率晶體管（HEMTs）在高速切換條件下的常見現象。這種應力下的動態參數不穩定性是氮化鎵應用中的一個關鍵問題。本研究首次精確表徵了氮化鎵HEMTs在重複電壓過衝達到數十億次切換週期下的動態導通電阻（R_DS(on)）的演變。研究發現，在過電壓切換條件下，動態R_DS(on)的增加是主要的器件退化形式。這些發現來自於一個高頻、重複的無箝位感應切換（UIS）測試，該測試具有主動溫度控制和精確的原位R_DS(on)監測。基於物理的模型被提出，以將動態R_DS(on)漂移與峰值過電壓相關聯，並與實驗數據達成良好的一致性。該模型進一步用於預測氮化鎵HEMTs的壽命。對於在100 kHz和120 V尖峰電壓下切換的100 V額定氮化鎵HEMTs，該模型預測在連續運行25年後動態R_DS(on)的變化小於10%。本研究解決了氮化鎵HEMTs過電壓切換可靠性的主要問題，並提供了有關電子捕獲機制的新見解。

IEEE Xplore
張瑞哲, Ricardo Garcia, Robert Strittmatter, 張宇豪, 張勝柯
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