Simulación y análisis exhaustivo de AlGaN/GaN HBT para alto voltaje y alta corriente
Autores: Wang, Xinyuan; Zhang, Lian; He, Jiaheng; Cheng, Zhe; Liu, Zhe; Zhang, Yun
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Simulación y análisis exhaustivo de AlGaN/GaN HBT para alto voltaje y alta corriente
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Nitruro de galio
Transistores bipolares de heterounión
Características de ruptura
Ganancia de corriente continua
Voltaje de ruptura
Ganancia de corriente
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 51
Citaciones: Sin citaciones
Presentamos una serie de análisis TCAD de transistores bipolares de heterounión de nitruro de galio (GaN) que investiga el impacto de varios parámetros clave en las características de ganancia, características de salida y características de ruptura. Se ha observado que la ganancia DC de los HBTs de AlGaN/GaN exhibe una relación no lineal con el aumento en la fracción de Al. Específicamente, la ganancia DC aumenta inicialmente, luego disminuye después de alcanzar su valor máximo a aproximadamente el 7%. Al optimizar la concentración de la base y la concentración y el grosor de la capa epitaxial del colector, es posible lograr dispositivos con voltajes de ruptura de 1270 V (con un grosor del colector de 6 m y una concentración de portadores de 2 x 10 cm), resistencia específica de encendido de 0.88 mOhm·cm y una ganancia de corriente de 73. Además, se realiza una investigación sobre las características de ruptura para HBTs con dos tipos de sustratos, a saber, QV-HBTs y FV-HBTs, en diferentes inclinaciones de la rampa. Proponemos que los ángulos críticos sean de 79 grados y 69 grados para evitar la ruptura superficial del dispositivo, lo que ayuda a lograr un efecto avalancha en los HBTs de GaN. Anticipamos que los hallazgos mencionados ofrecerán información valiosa para diseñar HBTs de potencia basados en GaN con umbrales de ruptura elevados, densidades de corriente aumentadas y capacidades de potencia incrementadas.
Descripción
Presentamos una serie de análisis TCAD de transistores bipolares de heterounión de nitruro de galio (GaN) que investiga el impacto de varios parámetros clave en las características de ganancia, características de salida y características de ruptura. Se ha observado que la ganancia DC de los HBTs de AlGaN/GaN exhibe una relación no lineal con el aumento en la fracción de Al. Específicamente, la ganancia DC aumenta inicialmente, luego disminuye después de alcanzar su valor máximo a aproximadamente el 7%. Al optimizar la concentración de la base y la concentración y el grosor de la capa epitaxial del colector, es posible lograr dispositivos con voltajes de ruptura de 1270 V (con un grosor del colector de 6 m y una concentración de portadores de 2 x 10 cm), resistencia específica de encendido de 0.88 mOhm·cm y una ganancia de corriente de 73. Además, se realiza una investigación sobre las características de ruptura para HBTs con dos tipos de sustratos, a saber, QV-HBTs y FV-HBTs, en diferentes inclinaciones de la rampa. Proponemos que los ángulos críticos sean de 79 grados y 69 grados para evitar la ruptura superficial del dispositivo, lo que ayuda a lograr un efecto avalancha en los HBTs de GaN. Anticipamos que los hallazgos mencionados ofrecerán información valiosa para diseñar HBTs de potencia basados en GaN con umbrales de ruptura elevados, densidades de corriente aumentadas y capacidades de potencia incrementadas.