Reliability of Schottky-type p-GaN high-electron-mobility transistors under surge current stress
Abstract
氮化镓高电子迁移率晶体管（GaN HEMTs）凭借其高频、高功率密度和高效率等特性，已成为新一代电力电子领域的核心器件。然而，浪涌电流应力引起的可靠性问题仍是限制其进一步应用的重要因素。本文针对商用650 V肖特基型p-GaN栅极GaN HEMTs，系统研究了器件在第三象限工作条件下承受浪涌电流应力时的可靠性。通过实验测试获得了器件在10 ms、7 ms和5 ms浪涌脉宽下的浪涌电流耐受能力以及栅极漏电流变化规律。结果表明，浪涌脉宽减小可显著提升器件的浪涌电流耐受能力（最高提升约18.3%），减弱自热效应导致的迟滞现象，并减轻浪涌电流应力造成的器件栅极漏电流退化。通过多维失效分析及TCAD器件仿真，揭示了器件在浪涌电流应力下的失效机理：强电场导致栅极肖特基接触退化并引起栅极电流急剧增大，在强电场与过大栅极电流的共同作用下诱发栅极金属电迁移。本研究首次揭示了肖特基型p-GaN栅极GaN HEMTs在第三象限不同脉宽浪涌电流应力下的耐受能力及栅极漏电流退化，并发现了栅极肖特基接触退化引起金属电迁移的失效机理，为高可靠性GaN器件的设计与应用提供了重要参考。
Fields of Study & Subjects
GaN-based semiconductor devices and materials
Silicon Carbide Semiconductor Technologies
Ga2O3 and related materials
Publication details
- Journal / source
- Acta Physica Sinica
- Volume
- 75
- Issue
- 8
- Publication date
- 1 January 2026