作者：孙伟锋 等 著
页数：216
出版社：东南大学出版社
出版日期：2024
ISBN：9787576601534
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内容简介
以碳化硅、氮化镓为代表的第三代宽禁带功率半导体器件具有导通电阻低、击穿电压高、开关速度快及热传导性好等优点，相比传统的Si基功率器件，可简化功率电子系统拓扑结构，减小系统损耗和体积，因而对功率电子系统的发展至关重要。然而，由于宽禁带器件的外延材料和制备工艺仍不完善，器件界面缺陷密度大等问题，使得宽禁带功率器件在高温、高压、大电流及快速开关等极限条件下长期应用时，可靠性问题频发，严重制约了宽禁带功率半导体器件的推广应用。本书详细介绍了碳化硅、氮化镓功率器件在各类雪崩、短路、高温偏置等恶劣电热应力下的损伤机理，并讲述了相关表征方法及寿命模型，同时讨论了高可靠宽禁带器件新结构，对宽禁带功率器件相关技术人员及学者具有较强的指导意义。
目录
第1章 绪论
1.1 宽禁带半导体材料特性
1.1.1 SiC材料特性
1.1.2 GaN材料特性
1.2 SiC功率器件发展
1.2.1 SiC功率二极管发展
1.2.2 SiC功率MOSFET器件发展
1.2.3 SiC功率IGBT器件发展
1.3 GaN功率器件发展
1.3.1 GaN功率二极管发展
1.3.2 GaN纵向FET器件发展
1.3.3 GaN功率HEMT器件发展
1.4 SiC功率MOSFET器件应用及可靠性挑战
1.5 GaN功率HEMT器件应用及可靠性挑战
参考文献
第2章 宽禁带器件可靠性探测表征方法
2.1 步进红外热成像法
2.1.1 步进红外热成像法原理
2.1.2 步进红外热成像法测试
2.2 阈值电压漂移法
2.2.1 阈值电压漂移法原理
2.2.2 阈值电压漂移法测试
2.3 分段C-V表征法
2.3.1 分段C-V表征法原理
2.3.2 分段C-V表征法测试
2.4 三端口电荷泵法
2.4.1 三端口电荷泵法原理
2.4.2 三端口电荷泵法测试
2.5 瞬态电流法
2.5.1 瞬态电流法原理
2.5.2 瞬态电流法测试
2.6 变频电导法
2.6.1 变频电导法原理
2.6.2 变频电导法测试
2.7 变频电容法
2.7.1 变频电容法原理
2.7.2 变频电容法测试
参考文献
第3章 SiC功率MOSFET器件可靠性
3.1 高温偏置应力可靠性
3.1.1 SiC MOSFET动态栅应力退化
3.1.2 SiC MOSFET动态栅应力退化恢复效应
3.2 雪崩冲击应力可靠性
3.2.1 SiC MOSFET雪崩冲击应力平台
3.2.2 SiC MOSFET重复雪崩应力退化
3.2.3 温度对SiC MOSFET重复雪崩应力退化的影响
3.3 短路冲击应力可靠性
3.3.1 SiC MOSFET短路应力平台
3.3.2 SiC MOSFET重复短路应力退化
3.4 开关应力可靠性
3.4.1 SiC MOSFET开关应力平台
3.4.2 SiC MOSFET重复开关应力退化
3.4.3 开关应力条件对SiC MOSFET退化影响
3.5 体二极管浪涌应力可靠性
3.5.1 SiC MOSFET体二极管浪涌应力平台
3.5.2 SiC MOSFET体二极管浪涌应力退化
3.6 高可靠Sic MOSFET器件新结构
参考文献
第4章 GaN功率HEMT器件可靠性
4.1 高温偏置应力可靠性
4.1.1 GaN HEMT高温特性
4.1.2 GaN HEMT漏偏应力可靠性
4.1.3 GaN HEMT栅偏应力可靠性
4.2 阻性负载开关应力可靠性
4.2.1 GaN HEMT阻性负载开关测试平台
4.2.2 GaN HEMT阻性负载开关应力退化
4.3 非钳位感性负载开关可靠性
4.3.1 GaN HEMT单次UIS失效
4.3.2 GaN HEMT重复UIS应力退化
4.4 短路可靠性
4.4.1 GaN HEMT单次短路失效
4.4.2 GaN HEMT重复短路应力退化
4.5 高可靠GaN HEMT器件新结构
4.5.1 混合漏极接触空穴注入结构设计
4.5.2 P-GaN HEMT欧姆-肖特基混合栅极接触结构设计
4.5.3 P-GaN HEMT极化超结(PSJ)结构设计
参考文献
第5章 可靠性寿命预测模型及软件集成
5.1 SiC功率MOSFET器件SPICE模型
5.1.1 SiC功率MOSFET直流模型
5.1.2 SiC功率MOSFET交流模型
5.2 GaN功率HEMT器件SPICE模型
5.2.1 沟道电流模型
5.2.2 端口电容模型
5.2.3 P-GaN栅帽层模型
5.3 具有器件寿命预测功能的模型嵌入
5.3.1 SiC MOSFET器件寿命模型
5.3.2 GaN HEMT器件寿命模型
5.4 可靠性寿命预测模型软件集成
5.4.1 SiC MOSFET可靠性预测模型软件集成
5.4.2 GaN HEMT可靠性预测模型软件集成
参考义献
1.1 宽禁带半导体材料特性
1.1.1 SiC材料特性
1.1.2 GaN材料特性
1.2 SiC功率器件发展
1.2.1 SiC功率二极管发展
1.2.2 SiC功率MOSFET器件发展
1.2.3 SiC功率IGBT器件发展
1.3 GaN功率器件发展
1.3.1 GaN功率二极管发展
1.3.2 GaN纵向FET器件发展
1.3.3 GaN功率HEMT器件发展
1.4 SiC功率MOSFET器件应用及可靠性挑战
1.5 GaN功率HEMT器件应用及可靠性挑战
参考文献
第2章 宽禁带器件可靠性探测表征方法
2.1 步进红外热成像法
2.1.1 步进红外热成像法原理
2.1.2 步进红外热成像法测试
2.2 阈值电压漂移法
2.2.1 阈值电压漂移法原理
2.2.2 阈值电压漂移法测试
2.3 分段C-V表征法
2.3.1 分段C-V表征法原理
2.3.2 分段C-V表征法测试
2.4 三端口电荷泵法
2.4.1 三端口电荷泵法原理
2.4.2 三端口电荷泵法测试
2.5 瞬态电流法
2.5.1 瞬态电流法原理
2.5.2 瞬态电流法测试
2.6 变频电导法
2.6.1 变频电导法原理
2.6.2 变频电导法测试
2.7 变频电容法
2.7.1 变频电容法原理
2.7.2 变频电容法测试
参考文献
第3章 SiC功率MOSFET器件可靠性
3.1 高温偏置应力可靠性
3.1.1 SiC MOSFET动态栅应力退化
3.1.2 SiC MOSFET动态栅应力退化恢复效应
3.2 雪崩冲击应力可靠性
3.2.1 SiC MOSFET雪崩冲击应力平台
3.2.2 SiC MOSFET重复雪崩应力退化
3.2.3 温度对SiC MOSFET重复雪崩应力退化的影响
3.3 短路冲击应力可靠性
3.3.1 SiC MOSFET短路应力平台
3.3.2 SiC MOSFET重复短路应力退化
3.4 开关应力可靠性
3.4.1 SiC MOSFET开关应力平台
3.4.2 SiC MOSFET重复开关应力退化
3.4.3 开关应力条件对SiC MOSFET退化影响
3.5 体二极管浪涌应力可靠性
3.5.1 SiC MOSFET体二极管浪涌应力平台
3.5.2 SiC MOSFET体二极管浪涌应力退化
3.6 高可靠Sic MOSFET器件新结构
参考文献
第4章 GaN功率HEMT器件可靠性
4.1 高温偏置应力可靠性
4.1.1 GaN HEMT高温特性
4.1.2 GaN HEMT漏偏应力可靠性
4.1.3 GaN HEMT栅偏应力可靠性
4.2 阻性负载开关应力可靠性
4.2.1 GaN HEMT阻性负载开关测试平台
4.2.2 GaN HEMT阻性负载开关应力退化
4.3 非钳位感性负载开关可靠性
4.3.1 GaN HEMT单次UIS失效
4.3.2 GaN HEMT重复UIS应力退化
4.4 短路可靠性
4.4.1 GaN HEMT单次短路失效
4.4.2 GaN HEMT重复短路应力退化
4.5 高可靠GaN HEMT器件新结构
4.5.1 混合漏极接触空穴注入结构设计
4.5.2 P-GaN HEMT欧姆-肖特基混合栅极接触结构设计
4.5.3 P-GaN HEMT极化超结(PSJ)结构设计
参考文献
第5章 可靠性寿命预测模型及软件集成
5.1 SiC功率MOSFET器件SPICE模型
5.1.1 SiC功率MOSFET直流模型
5.1.2 SiC功率MOSFET交流模型
5.2 GaN功率HEMT器件SPICE模型
5.2.1 沟道电流模型
5.2.2 端口电容模型
5.2.3 P-GaN栅帽层模型
5.3 具有器件寿命预测功能的模型嵌入
5.3.1 SiC MOSFET器件寿命模型
5.3.2 GaN HEMT器件寿命模型
5.4 可靠性寿命预测模型软件集成
5.4.1 SiC MOSFET可靠性预测模型软件集成
5.4.2 GaN HEMT可靠性预测模型软件集成
参考义献
