Mosfet de trinchera SiC con pMOS de modo de agotamiento para una mayor capacidad de cortocircuito y rendimiento de conmutación
Autores: Yu, Hengyu; Shi, Limeng; Bhattacharya, Monikuntala; Jin, Michael; Qian, Jiashu; Agarwal, Anant K.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Mosfet de trinchera SiC con pMOS de modo de agotamiento para una mayor capacidad de cortocircuito y rendimiento de conmutación
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Novela
4h-sic
Trinchera
Transistor de efecto de campo metal-óxido-semiconductor
Pmos de modo de agotamiento
Simulación tcad
Licencia
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Se propone e investiga un transistor de efecto de campo de metal-óxido-semiconductor de trinchera 4H-SiC (TMOS) con pMOS de modo de agotamiento (D-pMOS) a través de simulación TCAD. Tiene un electrodo de compuerta auxiliar que controla las conexiones eléctricas de las capas de protección P debajo del fondo de la trinchera a través del D-pMOS. En la operación lineal, el D-pMOS se apaga y luego el potencial de las capas de protección P se eleva con la compuerta auxiliar, lo que reduce el ancho de la región de agotamiento de la unión P-shield/N-drift para reducir la resistencia de la región JFET. En la operación de saturación, la densidad de corriente de saturación del TMOS propuesto se reduce, beneficiándose de su paso de celda relativamente grande. El concepto de diseño alivia la tensión entre la resistencia específica de encendido y las capacidades de cortocircuito. Los resultados de la simulación numérica muestran que el TMOS propuesto presenta un tiempo de resistencia a cortocircuito que es 1.92 veces más largo que el del TMOS convencional. Además, se introduce y optimiza una táctica de accionamiento para el TMOS propuesto, que solo requiere un conjunto de controladores de compuerta. En comparación con el TMOS convencional, se mejora el rendimiento de conmutación y la pérdida de conmutación se reduce en un 40%.
Descripción
Se propone e investiga un transistor de efecto de campo de metal-óxido-semiconductor de trinchera 4H-SiC (TMOS) con pMOS de modo de agotamiento (D-pMOS) a través de simulación TCAD. Tiene un electrodo de compuerta auxiliar que controla las conexiones eléctricas de las capas de protección P debajo del fondo de la trinchera a través del D-pMOS. En la operación lineal, el D-pMOS se apaga y luego el potencial de las capas de protección P se eleva con la compuerta auxiliar, lo que reduce el ancho de la región de agotamiento de la unión P-shield/N-drift para reducir la resistencia de la región JFET. En la operación de saturación, la densidad de corriente de saturación del TMOS propuesto se reduce, beneficiándose de su paso de celda relativamente grande. El concepto de diseño alivia la tensión entre la resistencia específica de encendido y las capacidades de cortocircuito. Los resultados de la simulación numérica muestran que el TMOS propuesto presenta un tiempo de resistencia a cortocircuito que es 1.92 veces más largo que el del TMOS convencional. Además, se introduce y optimiza una táctica de accionamiento para el TMOS propuesto, que solo requiere un conjunto de controladores de compuerta. En comparación con el TMOS convencional, se mejora el rendimiento de conmutación y la pérdida de conmutación se reduce en un 40%.