MOSFET功率器件新结构的设计与优化

来源 :桂林电子科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:bjjgx
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
MOSFET功率器件具有安全工作区大、易并联、开关速度快和驱动功率小等优点,在工业制造、高压传输、家用电器与航空航天等领域有广泛应用。但MOSFET功率器件的击穿电压和比导通电阻之间存在2.5次方的矛盾关系,当击穿电压增大时,导通电阻显著增加,导致器件性能下降。本文围绕如何提高器件击穿电压的同时改善电流特性,提出了三种MOSFET功率器件新结构:(1)一种具有多个P埋层的低导通电阻高压SOI LDMOS结构,该结构由阶跃掺杂漂移区和多个P埋层组成,P埋层的长度与浓度在垂直方向依次递减。利用多个P埋层,可以增加漂移区的掺杂浓度,从而降低其比导通电阻,并调制器件的内部电场,提高其击穿电压。另外漂移区浓度采用阶梯掺杂分布的方式,可以容纳更多的杂质原子,提供更多的电子来支持更高的电流,从而降低其导通电阻,并在器件表面产生一个新的电场峰,进一步提高了其击穿电压。仿真结果表明,PL-SOI LDMOS的比导通电阻为15.8 mΩ·cm~2,击穿电压为281 V。与传统SOI LDMOS相比,比导通电阻降低了35.8%,击穿电压提高了55.2%。(2)一种利用电子空穴导电增强电流能力的VDMOS结构,该结构由NMOS和PMOS组成。PMOS的栅极电压(VGP)从NMOS的漂移区内部引入,电子电流经过N漂移区中引栅极与漏极之间的等效电阻R,产生的电压降VGPD决定PMOS开关。提出的PN-VDMOS利用电子空穴同时导电来显著提高电流能力,仿真结果表明,PN-VDMOS的饱和导通电流为7.8×10-5 A。与传统VDMOS相比,饱和导通电流提升了336%,击穿电压也从455 V增加到514 V。(3)一种增强电流能力的堆叠MOS结构,该结构由LDMOS1与LDMOS2堆叠而成,利用一个U形栅极控制LDMOS1与LDMOS2。由于该结构拥有两个电流路径,其导通电流提升很大。器件内部引入P-top区改善漏极电场分布和增加LDMOS1漂移区浓度,从而改善器件击穿电压和比导通电阻。仿真结果表明,堆叠LDMOS器件的饱和导通电流为1.11×10-4 A、击穿电压为339 V和比导通电阻为36.3 mΩ·cm~2。与常规LDMOS结构对比,饱和导通电流提升了196%、击穿电压提高了31%和比导通电阻降低了42%。
其他文献
由于芯片技术和大数据的发展,人工智能技术再次兴起,受其影响,基于深度学习的语音命令词识别技术应用也越来越广泛。然而,在实际应用中无论是基于传统技术还是深度学习技术,命令词识别技术受到噪声干扰会导致识别准确率严重下降,存在稳健性不足的问题。本文以麦克风阵列传统降噪算法和神经网络为主要技术,研究并提出了若干提高语音命令词识别稳健性和正确率的方法。针对方向性噪声干扰和对数最小均方误差算法降噪后语音失真,
学位
探地雷达技术(Ground Penetrating Radar,GPR)是一种利用高频无线电波有效检测地下目标和介质分布特性的手段,以不破坏场景、不损伤目标的优点探索未知地域,具有良好的前景与潜力。由于探地雷达数据十分复杂,传统方法对数据的解释过度依赖专业人士解答,大大限制了它的发展。本文利用卷积神经网络方法处理探地雷达回波数据图像,将依赖于人工设计特征的计算问题变成图像处理操作,开展了对地下目标
学位
太赫兹科学技术在通信、生物检测、安检、成像等领域具有广阔的应用前景,是目前国际上最受关注的学术前沿领域之一。但是,作为太赫兹技术应用的关键器件,太赫兹波调制器仍存在调制效率低、带宽窄、功能性单一等问题,阻碍了太赫兹科学技术的发展和应用。石墨烯作为一种具有独特光学和电学特性的可调材料,为太赫兹波调制器的研究提供新的方向。因此,本文围绕太赫兹波调控技术的需求,设计了多款石墨烯超材料结构,对太赫兹波在幅
学位
过渡金属硫族化合物(TMDs)的半导体原子薄层由于其独特的电子结构和光学性质,使其在场效应晶体管、超薄层光伏器件和超灵敏的光电探测器等领域有广阔的应用前景。二硫化钨(WS2)晶体作为一种二维材料,具有TMDs家族所共有的较弱层间范德华力,可通过机械剥离法制备出单层或多层的纳米薄膜的特点,与其他的TMDs材料相比具有更宽的层数可调带隙(1.3-2.1 e V)、更低的缺陷密度、更小的有效质量。同时W
学位
人工智能技术的快速发展促进教育领域改革的不断深化,人们开始使用智能化和信息化的处理方式对课堂教学质量展开评估。课堂是学生学习知识、接受教育的重要场所。学生作为课堂教学活动中的主要个体,他们在课堂上的行为变化是教学活动的直接体现,因此学生的课堂行为反映了学生的学习状态。在传统的观测方法中,研究人员通过课堂观测、问卷调查等途径来获取学生课堂行为信息。这种以人为主导的检测方法难以避免主观性,并且存在效率
学位
为了确定西部某油田无缝钢管腐蚀穿孔失效的原因,对失效的无缝钢管样品进行了外观、理化性能、金相组织、腐蚀产物元素和成分等的试验分析。试验分析结果表明,失效无缝钢管的化学成分和布氏硬度试验结果均符合GB/T 12459—2017标准的要求,3#无缝钢管样品的伸长率不符合该标准的要求;无缝钢管材料中含有少量的非金属夹杂物,金相组织为P+F;腐蚀坑中的物质主要由O、Fe、S、Cl、Si、Ca和C等元素构成
期刊
目的:为合理使用和管理集中带量采购(以下简称“集采”)抗菌药品提供参考。方法:检索连云港市卫生健康委员会和苏北13家公立医院官网,收集2020年1月—2022年9月期间13家医院备案的《抗菌药物临床应用分级管理目录》,对目录中抗菌药品调整和目录间差异进行描述性汇总分析。结果:实施集采政策以来13家医院更新分级管理目录共22次。截至2022年9月,三甲、三乙、二甲、二乙医院分级管理目录中抗菌药品品规
期刊
传统的探地雷达成像算法由于直接使用时域回波进行成像,故抗噪声性能不佳且成像分辨率受到发射信号脉宽的约束。将支持低速采样和高概率重构的压缩感知(CS)理论应用到探地雷达成像上不仅可以降低信号采集成本,还在不增加天线孔径和发射频率的情况下提供了一条高分辨率成像的途径。随着雷达技术的进步,多输入多输出(MIMO)雷达凭借其较高的频率灵活度、高效的数据采集效率等众多优点开始被应用于地下目标探测领域,结合M
学位
随着人们对健康生活的向往以及人口老龄化的加剧,现有的医疗系统难以负荷,亟需寻求更高效的运作模式。移动健康检测设备可以让人们在日常生活中检测自己的健康状况,有助于及时高效的针对相关疾病进行诊断。但移动健康检测设备和临床检测设备应用场景迥异,例如临床ECG检测通常使用湿凝胶来减小接触阻抗和电极失调,失调范围通常小于±50m V。若移动健康检测也使用湿凝胶,则慢性病人长时间使用后容易造成皮肤溃烂。因此需
学位
阿尔茨海默病(AD)俗称老年痴呆,是一种神经退行性疾病,通常发病于老年期,是世界上最常见的痴呆形式。随着人口老龄化速度的加快,AD患病人数迅速增长,预计到2050年,世界患病人数将达到一亿多人。AD患者脑中有三大病理学特征:β淀粉样蛋白(Aβ)聚积形成的淀粉样斑块沉积、高度磷酸化的微管结合蛋白Tau蛋白(p-Tau)聚集而形成神经原纤维缠结和神经变性。目前,对AD的诊断和治疗尚无特效治疗方法。近年
期刊