北京哪个医院是白癜风医院 http://m.39.net/pf/bdfyy/xwdt/摘要:第三代半导体材料氮化镓(GaN)具有宽禁带、高临界击穿场强、高电子迁移率、高饱和电子漂移速度等优良特性，基于GaN材料的功率开关器件在高速、大功率领域具有广阔的应用前景。概述了GaN功率开关器件的研究现状及 进展。从材料外延与器件结构切入，详细介绍了Si基GaN外延晶圆、自支撑GaN垂直结构场效应晶体管(FET)器件和增强型GaN功率器件的实现方法、结构设计及制备工艺研究等GaN功率器件热门研究方向。讨论了GaN功率开关器件面临的挑战。 对Si基GaN外延晶圆、增强型GaN功率开关器件产业化等发展趋势进行了分析与展望。
关键词:氮化镓(GaN);功率开关;高电子迁移率晶体管(HEMT);增强型;动态导通电阻
0引言
随着国民经济的高速发展，对电力能源的需求与日俱增。电力能源的产生、运输、消费以及在这些过程中电力能源的有效转换技术和控制技术已经成为节省能源和社会持续发展不可或缺的关键技术。在电力能源控制技术和利用效率的提高方面，起关键作用的就是功率电子器件及包含功率电子器件的电力转换器等［1］。理想状态下，开关“开启”时电阻趋近于零，开关“关闭”时电阻趋近于无穷，且“开启”、“关闭”切换时间趋近于零。因此，为了提高能源转换效率，减少能源损耗，需要提高功率开关频率(即工作速度)，同时降低功率开关的开态电阻。另外，基于节约能源、失效保护、电路设计等方面考虑，增强型器件的研究也是至关重要的。
相比传统半导体Si材料来说，GaN具有宽禁带、高临界击穿场强、高电子迁移率、高饱和电子漂移速度等优异的特性，更加适宜制作功率开关器件［2－4］。更重要的是，GaN材料能够同时满足功率开关低导通损耗和低开关损耗的要求。低开关损耗指在开态和关态之间切换速度够快，由于Si和SiC
基MOSFET是电子和空穴作为载流子导电的双极型器件［5］，导致其开关速率不够快，Si基开关的源漏间开关速度仅为5～20V/ns［6］，相比而言，优
化的GaN电路的开关速度能够达到V/ns［7］，能够满足大多数开关应用的要求。低导通损耗指在开态时导通电阻足够小，增强型AlGaN/GaNHEMT开态电阻低至0.36mΩ·cm2［8］，相比Si材料的低3个数量级。
1GaN功率开关器件研究现状
自从年AlGaN/GaN异质结场效应晶体管(HFET)问世［9］，GaN基功率电子器件由于相比Si基器件具有导通电阻低、击穿电压高、开关速度快以及工作温度特性好等优良的电学性能而受到了广泛
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