概括總結(jié)：

本文研究了氮化鎵（GaN）肖特基型p-柵高電子遷移率晶體管（GaN SP-HEMT）的柵極魯棒性和可靠性，通過一種新的電路方法評估了在實際轉(zhuǎn)換器中柵極電壓（VGS）過沖波形的柵極電壓應(yīng)力。研究發(fā)現(xiàn)，柵極的單脈沖失效邊界（動態(tài)柵極擊穿電壓，BVDYN）和開關(guān)壽命在硬開關(guān)（HSW）和漏源接地（DSG）條件下表現(xiàn)出顯著差異，并且與溫度和VGS峰值有關(guān)。研究結(jié)果為p-柵GaN HEMTs的柵極可靠性和魯棒性提供了新的定性方法，并揭示了柵極退化行為背后的物理機(jī)制。

研究背景：

GaN SP-HEMTs因其在功率電子應(yīng)用中的高效率和快速開關(guān)特性而受到關(guān)注。然而，這些器件在過壓條件下的柵極可靠性是一個主要問題，因為它們的柵極過壓容限較小，且與傳統(tǒng)的硅基器件相比，其退化機(jī)制不同。

研究目的：

開發(fā)一種新的電路方法來表征GaN SP-HEMTs的柵極魯棒性和可靠性，特別是在實際應(yīng)用中的柵極電壓過沖應(yīng)力，以提供更準(zhǔn)確的柵極可靠性評估。

實驗方法：

研究者開發(fā)了一種新的電路方法，通過在漏源回路中產(chǎn)生共振式的VGS過沖和脈沖寬度達(dá)到20納秒的電感開關(guān)，來模擬實際轉(zhuǎn)換器中的柵極電壓過沖。使用這種方法，首次在HSW和DSG條件下獲得了柵極的單脈沖失效邊界（BVDYN），并通過重復(fù)的柵極過沖應(yīng)力測試了柵極的開關(guān)壽命。

研究結(jié)果：

結(jié)果顯示，柵極的BVDYN和開關(guān)壽命與VGS峰值、開關(guān)頻率和溫度有顯著關(guān)系。特別是在HSW條件下，柵極的BVDYN和壽命都高于DSG條件，且在更高的溫度下表現(xiàn)更好。

?研究通過失敗分析和基于物理的模擬，解釋了柵極退化行為背后的時間依賴肖特基擊穿機(jī)制。柵極漏電流被發(fā)現(xiàn)是柵極退化的主要先兆，而且在高溫下，柵極的BVDYN和壽命的提高可以歸因于肖特基接觸退化的累積效應(yīng)和電場的降低。

研究的創(chuàng)新點和亮點：

提出了一種新的電路方法來模擬和評估GaN SP-HEMTs在實際應(yīng)用中的柵極魯棒性和可靠性。

揭示了柵極退化行為背后的物理機(jī)制，并提供了新的定性方法。

研究結(jié)果表明，柵極的BVDYN和壽命可以通過改變工作條件（如溫度和VGS峰值）來優(yōu)化。

研究的意義和應(yīng)用前景：

這項研究對于GaN SP-HEMTs的設(shè)計和應(yīng)用具有重要意義，因為它提供了一種新的方法來評估和提高柵極的可靠性。這對于提高功率電子系統(tǒng)的穩(wěn)定性和性能至關(guān)重要，特別是在需要快速開關(guān)和高效率的應(yīng)用中。此外，這項工作還為未來的研究提供了新的視角，可能會促進(jìn)更高性能GaN基器件的開發(fā)。

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