【摘 要】
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作为第三代半导体材料的代表,GaN具有宽禁带、高临界击穿电场、高电子迁移率等优点,因此GaN功率器件被广泛应用于高频、高功率密度和高效率的电力电子变换领域。GaN增强型高电子迁移率晶体管(E-HEMT)具有天然对称的横向沟道,可以利用相同的导电沟道实现正向和反向的电流传导,这一点在双向DC/DC变换器和DC/RF互转换系统中是非常有利的。然而,在以上的双向变换电路中,特别是针对GaN功率器件的高频
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作为第三代半导体材料的代表,GaN具有宽禁带、高临界击穿电场、高电子迁移率等优点,因此GaN功率器件被广泛应用于高频、高功率密度和高效率的电力电子变换领域。GaN增强型高电子迁移率晶体管（E-HEMT）具有天然对称的横向沟道,可以利用相同的导电沟道实现正向和反向的电流传导,这一点在双向DC/DC变换器和DC/RF互转换系统中是非常有利的。然而,在以上的双向变换电路中,特别是针对GaN功率器件的高频应用场合,快速开关过程往往伴随着电流过冲/振荡,要求GaN E-HEMT在第三象限具备一定的浪涌能力。但是截止目前,还没有人对GaN E-HEMT不同于PN二极管的浪涌能力的机理进行研究。在这项工作中,我们在浪涌测试实验的基础上,结合Silvaco TCAD仿真以及动态栅极漏电流（IG）特性表征实验,评估了两种商用GaN E-HEMT第三象限的浪涌能力,并揭示了不同门极p-GaN接触技术和栅-源极电压(VGS)对其浪涌能力的影响。欧姆p-GaN接触和高的VGS,提高了空穴注入和沟道调制的效率,从而可以提高GaN E-HEMT在反向传导模式下的浪涌能力。进一步,本文从器件的结构设计、应用环境等方面,提供了改善GaN功率器件浪涌能力的优化方案。据我们所知,这是第一次对横向GaN功率器件的浪涌能力进行研究,同时揭示了其潜在机制,并给出优化方案。
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