具有逆向导通能力gan功率开关器件

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1、第46卷第12期电力电子技术Vo1．46，No．122012年12月PowerElectronicsDeeember2012具有逆向导通能力的GaN功率开关器件魏进一，姚尧，张波，刘扬(1．中山大学，物理科学与工程技术学院，广东广州510275；2．电子科技大学，微电子与固体电子学院，四川成都610054)摘要：介绍了一种具有逆向导通能力的GaN功率开关器件逆向导通．高电子迁移率晶体管(RC．HFET)。通过在栅极与漏极之间插入一个肖特基电极并与源极连接，RC—HFET获得了一个逆向导电通路，从而相

2、当于一个功率开关与二极管反并联结构。RC—HFET正向工作的原理与传统HFET相似，导通电阻与传统HFET相近。在器件制造上，RC．HFET与传统HFET完全兼容，无需额外的光刻版及加工流程。因此，在电机驱动等需要反向续流的功率系统中，RCHFET消除了对续流二极管的需求，提供了一种更具成本优势的方案。关键词：晶体管：逆向导通：体二极管中图分类号：TN32文献标识码：A文章编号：1000—100X(2012)12—0067—02TheGaNPowerSwitchWithReverseConducti

3、ngWEIJin一，YAOYao，ZHANGBo，LIUYang(1．SunYat—senUniversity，Guangzhou510275，China)Abstract：AreverseconductingGaNpowerswitchreverseconductinghighelectronmobilitytransistor(RC—HFET)ispresented．ASchottkycontactthatelectricallyconnectedwiththesourceisputbetwee

4、nthegateandthedrainasare—verseconductingpath，thusequivalenttoatransistoranddiodeinantipalleledconfiguration．TheforwardworkingmechanismofRC—HFETissimilartothatoftheconventionalHFET，withcloseonresistances．ThefabricatingoftheRC-HFETishighlycompatiblewitht

5、heconventionalHFET，needingnoadditionalphotolithographyandotherprocess．Therefore，inpowersystemssuchasmotorcontrolling，RC-HFETavoidstherequirementforafreewheelingdiode，of—fetingacostefectivesolution．Keywords：transistor；reverseconducting；bodydiodeFoundati

6、onProject：SupposedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina(No．511777175)；Ph．D．Pro-gmmsFoundationofMinistryofEducationofChina(No．20110171110021)1引言不具有逆向导电能力。获得具有逆向导电能力的IGBT成为功率器件领域的一个研究热点。续流二极管在开关功率系统中使用广泛。例GaNHFET是最具希望的下一代功率半导体如在电机驱动电路中．功率开关往往与一个续流

7、器件。因此得到了广泛研究。然而GaNHFET却不二极管反向并联．当功率开关器件关闭时．二极管具有MOSFET中的体二极管。EPC提出一种方案，给负载提供一个反向续流通路【卜。逆导型开关器在使用GaNHFET逆向工作时，将漏极电压驱动件将续流二极管与功率开关的功能集成在一个器到使栅漏电压大于阈值电压的状态，从而达到体件中，从而在电路中无需使用独立的续流二极管。二极管的效果。然而按照该方案，逆向导通压降远由于器件正向与逆向使用同一芯片面积导电，因大于正常的二极管电压。在此将介绍一种GaN功此减小了芯片面

8、积，降低了成本，开关器件与二极率开关RC—HFET。该器件通常在栅漏之间一个额管之间由于温度不均匀和互联引起的可靠性问题外的肖特基电极引入一个寄生体二极管．从而获也得到缓解[3]。得具有逆向导通能力的GaN功率开关器件。传统功率MOSFET由于存在体二极管，故具有逆向导通能力。而IGBT有一个阳极pn结，通常2原理与设计图1示出功率MOSFET与RC—IGBT结构MOSFET本身就具有一个寄生体二极管，是一种基金项目：国家自然科学基金(511777175)；教育部博士