發(fā)布時(shí)間：2020-12-16 12:16

　　受制于硅材料的特性和器件的封裝技術(shù),硅功率器件的動(dòng)靜態(tài)性能進(jìn)一步優(yōu)化的空間有限,難以滿(mǎn)足未來(lái)開(kāi)關(guān)電源高效率和高功率密度的需求。因此需要高頻性能表現(xiàn)更加優(yōu)異的新型器件。在寬禁帶半導(dǎo)體中,氮化鎵功率器件是典型代表。其相比于硅材料的功率器件具有更低的導(dǎo)通電阻,更小的開(kāi)關(guān)損耗,可以使用更小的散熱片和更簡(jiǎn)單的熱管理。氮化鎵能夠提供較低的柵極電荷,開(kāi)關(guān)速度快、寄生參數(shù)小、電氣參數(shù)優(yōu)越,有望替代硅功率半導(dǎo)體器件。近幾年多家半導(dǎo)體廠(chǎng)商相繼推出了氮化鎵功率器件,但目前所能參考的數(shù)據(jù)資料有限,所以有必要對(duì)氮化鎵功率器件展開(kāi)進(jìn)一步的研究工作。本文介紹了氮化鎵功率器件的國(guó)內(nèi)外發(fā)展和研究現(xiàn)狀,分析了其性能優(yōu)勢(shì)和不足。以氮化鎵系統(tǒng)公司的單體增強(qiáng)型氮化鎵功率器件為主要研究對(duì)象,對(duì)其動(dòng)靜態(tài)特性和硅功率器件進(jìn)行了詳細(xì)對(duì)比分析,并搭建雙脈沖測(cè)試的仿真模型和實(shí)驗(yàn)電路,分析測(cè)試結(jié)果,進(jìn)一步總結(jié)驗(yàn)證了氮化鎵功率器件優(yōu)越的高頻開(kāi)關(guān)特性。針對(duì)單體增強(qiáng)型氮化鎵功率器件的開(kāi)關(guān)特性,提出了在其電路仿真模型時(shí)應(yīng)考慮寄生參數(shù)的問(wèn)題,以及寄生參數(shù)所引起的開(kāi)通關(guān)斷時(shí)刻的尖峰和振鈴現(xiàn)象可減緩的方法和策略。本文設(shè)計(jì)了獨(dú)立拉灌輸出的高頻驅(qū)動(dòng)電路,并進(jìn)... 

【文章來(lái)源】：天津工業(yè)大學(xué)天津市

【文章頁(yè)數(shù)】：88 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１?－１增強(qiáng)型ＧａＮ功率器件結(jié)構(gòu)??

以及接下來(lái)將采用Ｃａｓｃｏｄｅ的Ｅ－Ｍｏｄｅ創(chuàng)新結(jié)構(gòu)技術(shù)去除結(jié)構(gòu)中的不利因素，??得一步提高器件的性能＿ｌｈ１。而在耐流值方面，Ｔｒａｎｓｐｈｏｒｍ已經(jīng)實(shí)現(xiàn)３０Ａ和４０Ａ??的制作，接下來(lái)將有望實(shí)現(xiàn)６０Ａ的突破［１９］。圖１－４為其電氣符號(hào)。??Ａ??Ｓｏ?１—?ｉ—〇ｓ??圖Ｍ?Ｔｒａｎｓｐ丨ｌｏｒｍ公司的Ｃａｓｃｏｄｅ增強(qiáng)型ＧａＮ功率器件電氣符號(hào)??日本半導(dǎo)體公司也展開(kāi)了?ＧａＮ半導(dǎo)體器件的研宄，羅姆以及富士通等企業(yè)??已經(jīng)具備了一些高水平技術(shù)和專(zhuān)利。豐田合成株式會(huì)社目前己經(jīng)設(shè)計(jì)出國(guó)際上第??一個(gè)耐壓值超過(guò)１２００Ｖ耐流值突破２０Ａ的ＧａＮ功率晶體管。之前該公司也設(shè)計(jì)??出ＧａＮ襯底的耐壓值為１２００Ｖ的功率器件，而今己經(jīng)掌握了實(shí)現(xiàn)器件并行工作??７??

散熱的設(shè)計(jì)處理上，ＧａＮ材料下方的較厚的硅襯底材料可使用先進(jìn)的芯片減薄??工藝技術(shù)實(shí)現(xiàn)去除，貼片材料采用的是具備高散熱效率的特性，從而實(shí)現(xiàn)在功率??密度較高的情況下具有較高的散熱效率。如圖１－５所示。??ＧａＮＰＸ?Ｔｏｐ－ｃｏｏｌｅｄ?Ｐａｃｋａｇｅ??Ｊｕｎｃｔｉｏｎ?ｆ???＾ｅｎｉｖｉｓ?／?Ｔｈｅｒｍａｌ?Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ??Ｈｅａｔｓｉｎｋ＊／?Ｍａｔｅｒｉａｌ?（ＴＩＭ）??圖丨－５?ＧａＮＰＸ？封裝圖??ＧａＮ?Ｓｙｓｔｅｍｓ公司突破了開(kāi)關(guān)速率，工作溫度，耐壓值和耐流值的約束，設(shè)??計(jì)了不同耐壓等級(jí)耐流等級(jí)的ＧａＮ功率器件系列。尤其是ＧａＮ?Ｓｙｓｔｅｍｓ公司獨(dú)??特的元胞島技術(shù)可以克服現(xiàn)在成本、性能以及制造可行性的難題，進(jìn)一步使設(shè)計(jì)??制造出得產(chǎn)品比其他ＧａＮ器件產(chǎn)品設(shè)計(jì)體積更小、效率更高。ＧａＮ?Ｓｙｓｔｅｍｓ是世??界領(lǐng)先的ＧａＮ功率器件制造商，Ｇａ＂Ｎ?Ｓｙｓｔｅｍｓ擁有業(yè)界最廣泛且最全面的ＧａＮ??功率器件產(chǎn)品組合，并且１００Ｖ和６５０ＶＧａＮ?ＦＥＴ都在批量出貨。??Ｔｏｐｓｉｄｅ?Ｂｏｔｔｏｍ?ｓｉｄｅ??圖１－６?ＧａＮ?Ｓｙｓｔｅｍｓ的ＧａＮ功率器件封裝??８??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：2920133