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              YLP-06V(NN)

              發布時間:2019/3/9 11:23:00 訪問次數:156 發布企業:深圳市駿創達科技有限公司

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              深圳市駿創達科技有限公司

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              地址:深圳市福田區華強北賽格廣場29樓2905B室


              對于汽車DC-DC轉換器這類應用來說,GaN器件的可靠性關系到整個轉換器設備最終的轉換效率、穩定性、安全性、功耗和散熱等一系列參數。體現在GaN HEMT器件的結構和架構上要求也會十分嚴苛,需要從結構和架構層去進一步挖掘器件的可靠性設計潛力和價值,目前比較主流的還是在結構方面提升2DEG的面密度、架構上進行“常開向常閉”設計的轉換。

              業內某資深IC設計工程師表示,“從GaN HEMT的結構上來看,其主要包括襯底、緩沖層、溝道層、隔離層以及施主層幾部分。其中,器件核心部分為溝道、隔離和施主三層,由它們最終形成AIGaN/GaN異質結構,決定器件電荷流動和開關速度等各類參數。當器件通電時,電子從n型AIGaN層擴散到非摻雜的GaN層,形成2DEG(即二維電子氣),GaN HEMT就是通過柵極下的肖特基勢壘來控制AIGaN/GaN異質結構中的電子氣濃度,從而實現對電流的控制的。”

              通過改變GaN HEMT的柵極電壓,可以相應的改變在AIGaN/GaN異質結構界面處所形成的三角形勢阱的深度和寬度,進而達到改變2DEG的濃度,控制HEMT電流的目的,該資深IC設計工程師強調:“HEMT的工作區為非摻雜的GaN層,在低溫下由于晶格的振動會相應的減弱,n型AIGaN層中的電離雜質中心對緊鄰的2DEG散射顯得很重要。所以,一般業內為了完全將雜質中心與2DEG隔離開來,往往會在n型AIGaN層和GaN層中間加一層非摻雜的AIGaN隔離層,通過該隔離層的作用來提高2DEG的遷移率,尤其是低溫遷移率。而目前,高2DEG的面密度設計仍然是業內GaN HEMT結構可靠性設計方面的關鍵挑戰,因為如果隔離層設計的厚度過大,就會使得2DEG的面密度直線下降,導致源極和漏極的串聯電阻增加,從而直接影響GaN HEMT的可靠性。在這方面,業內比較多的是通過改變AIGaN/GaN異質結處的導帶差以及提升器件的自發極化和壓電極化效應的影響等多重手段來提升AIGaN/GaN界面的2DEG密度,從根本結構上來充分挖掘和提升GaN器件的可靠性,但具體能夠改變多少還決定于各廠商采用的自主方案,見仁見智。”

              除結構設計以外,由于傳統的耗盡型GaN芯片在操作中一般都處于“常開”的狀態,因此必須先施加負偏壓計,否則系統將很容易發生短路,這就迫使常開型的GaN設計難以適應各不同場景的應用要求,尤其是對可靠性要求極高的汽車領域。因此,如今供應商也都從耗盡型器件轉移到增強型器件,因為這些器件通常是關斷狀態,直到電壓施加到柵極后才會打開,這對于OEM們來說也會更為理想。

              對此,鄧巍博士表示:“GaN作為一個常開型器件,很難被客戶所應用和接受。因為大家無論是在硅,還是其他器件上已經熟悉了常關型的理念。所以,英飛凌非常了解這個狀況,并在技術細節和工藝上做了一些改動,比如我們在柵極加了‘P-’,做出了一個市場比較容易理解的常關型器件。”

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