在不同栅极偏压下，p-GaN HEMT因负载-卸载应力而导致的退化

《IEEE Transactions on Electron Devices》：The Load-Dump Stress-Induced Degradation of p-GaN HEMT Under Different Gate Biases

研究200V p-GaN HEMT在不同门极偏置（关断VGS=0V、半导通VGS=1.6V、导通VGS=6V）下的负载瞬态应力耐受性，发现半导通状态器件在100V应力时立即失效，而关断和导通状态可承受150V应力，主要因门区高局部电流浓度和电场峰值导致阈值电压和漏极电流显著漂移。

　　

摘要：

本研究首次揭示了200伏p-GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）在负载骤降应力作用下的鲁棒性及其退化机制，同时考察了不同栅极偏置条件下的情况。所涉及的栅极状态包括关断状态（GS = 0 V）、半导通状态（GS = 1.6 V）和导通状态（GS = 6 V）。实验结果表明，与关断状态和导通状态相比，该器件在半导通状态下对负载骤降应力的耐受性最弱。具体而言，在半导通状态下，当负载骤降应力增加到100 V时，器件立即发生故障；而在其他两种状态下，即使负载骤降应力增加到150 V，器件仍能正常工作。这一现象与半导通状态下器件栅极区域出现的高电流密度以及高电场峰值密切相关。此外，在不同栅极偏置条件下施加负载骤降应力后，器件的阈值电压（TH）和漏电流（DS）的漂移程度也有所不同。值得注意的是，在半导通状态下施加负载骤降应力后，器件的退化现象最为显著。