Transistor de efecto de campo vertical normalmente apagado de nitruro de galio con una estructura adicional de capa de bloqueo de corriente trasera
Autores: Huang, Huolin; Li, Feiyu; Sun, Zhonghao; Sun, Nan; Zhang, Feng; Cao, Yaqing; Zhang, Hui; Tao, Pengcheng
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2019
Acceso abierto
Artículo científico
2019
Transistor de efecto de campo vertical normalmente apagado de nitruro de galio con una estructura adicional de capa de bloqueo de corriente trasera
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Nitruro de galio
Transistor de efecto de campo vertical
Operación normalmente apagado
Alto voltaje de ruptura
Esquema de compuerta trinchada
Capa de bloqueo de corriente de retroceso
Licencia
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Un transistor de efecto de campo vertical (VFET) de nitruro de galio (GaN) tiene varias ventajas atractivas como la capacidad de alta densidad de potencia y un tamaño de dispositivo pequeño. Actualmente, algunos de los principales problemas que obstaculizan su desarrollo incluyen la realización de una operación normalmente apagada y la mejora de las características de alto voltaje de ruptura (BV). En este trabajo, se emplea un esquema de compuerta trinchada para realizar el VFET normalmente apagado. Mientras tanto, se propone y se inserta una capa adicional de bloqueo de corriente de retroceso (BCBL) en el VFET normalmente apagado de GaN para mejorar el rendimiento del dispositivo. Las características eléctricas del dispositivo propuesto (llamado BCBL-VFET) se investigan sistemáticamente y los parámetros estructurales se optimizan a través de cálculos teóricos y simulaciones TCAD. Demostramos que el BCBL-VFET muestra una operación normalmente apagada con un gran voltaje de umbral positivo de 3.5 V y un BV aumentado notablemente de 1800 V gracias a la distribución uniforme del campo eléctrico lograda alrededor de la región de la compuerta. Sin embargo, el dispositivo solo muestra una pequeña degradación de la resistencia de encendido (R). El esquema propuesto proporciona una referencia útil para los ingenieros en el trabajo de fabricación de dispositivos y será prometedor para las aplicaciones de electrónica de potencia.
Descripción
Un transistor de efecto de campo vertical (VFET) de nitruro de galio (GaN) tiene varias ventajas atractivas como la capacidad de alta densidad de potencia y un tamaño de dispositivo pequeño. Actualmente, algunos de los principales problemas que obstaculizan su desarrollo incluyen la realización de una operación normalmente apagada y la mejora de las características de alto voltaje de ruptura (BV). En este trabajo, se emplea un esquema de compuerta trinchada para realizar el VFET normalmente apagado. Mientras tanto, se propone y se inserta una capa adicional de bloqueo de corriente de retroceso (BCBL) en el VFET normalmente apagado de GaN para mejorar el rendimiento del dispositivo. Las características eléctricas del dispositivo propuesto (llamado BCBL-VFET) se investigan sistemáticamente y los parámetros estructurales se optimizan a través de cálculos teóricos y simulaciones TCAD. Demostramos que el BCBL-VFET muestra una operación normalmente apagada con un gran voltaje de umbral positivo de 3.5 V y un BV aumentado notablemente de 1800 V gracias a la distribución uniforme del campo eléctrico lograda alrededor de la región de la compuerta. Sin embargo, el dispositivo solo muestra una pequeña degradación de la resistencia de encendido (R). El esquema propuesto proporciona una referencia útil para los ingenieros en el trabajo de fabricación de dispositivos y será prometedor para las aplicaciones de electrónica de potencia.