松下研發(fā)出新型MIS結(jié)構(gòu)的Si基GaN功率晶體管

　　2018年2月23日，松下宣布研發(fā)出新型MIS結(jié)構(gòu)的Si基GaN功率晶體管，可以連續(xù)穩(wěn)定的工作，閾值電壓不會發(fā)生變化。這項(xiàng)技術(shù)有望進(jìn)一步增加GaN功率晶體管的工作速度，可以進(jìn)一步縮小服務(wù)器和基站的供給電源等各種功率轉(zhuǎn)換電路的體積。

　　這一成就是在日本政府支持下，由大阪大學(xué)TakujiHosoi助理教授、Heiji Watanabe教授以及北海道大學(xué)Tamotsu Hashizume教授合作研究的結(jié)果。MIS是metal Insulator Semiconducto的r縮寫，是一種將金屬、絕緣層和半導(dǎo)體鍵合在一起的結(jié)構(gòu)。通過在晶體管的柵極采用MIS結(jié)構(gòu)，可以施加較高的正向柵極電壓。

　　據(jù)松下表示，MIS結(jié)構(gòu)的GaN功率晶體管有望用于下一代功率裝置中。然而，傳統(tǒng)的MIS結(jié)構(gòu)GaN功率晶體管的柵極絕緣層采用的是Al2O3，柵極絕緣層中的電子陷阱容易造成遲滯現(xiàn)象，即，柵極電壓與漏極電流的關(guān)系不斷變化，從而無法獲得穩(wěn)定的閾值電壓。

　　與傳統(tǒng)MIS結(jié)構(gòu)相比，松下最新設(shè)計(jì)的MIS結(jié)構(gòu)GaN功率晶體管的獨(dú)特性體現(xiàn)在3個(gè)方面：

　　1、將Al2O3替換成了AlON(鋁氮氧化物)，有效抑制了遲滯現(xiàn)象;

　　2、借助于晶體生長工藝獲得了凹進(jìn)的柵極結(jié)構(gòu)，從而避免了加工工藝造成的損傷，獲得更高的漏極電流;

　　3、松下特有的Si基GaN工藝，可以在大面積上均勻加工?！　?/p>

　　此次松下首次驗(yàn)證了可以連續(xù)穩(wěn)定工作的MIS結(jié)構(gòu)GaN功率晶體管，同時(shí)保證了器件的常關(guān)特性，柵極電壓高達(dá)10V，工作電流在20A，擊穿電壓達(dá)到730V;可以實(shí)現(xiàn)高速開關(guān)，開啟時(shí)間為4.1納秒，關(guān)斷時(shí)間僅有1.9納秒。