横向β-Ga?O?功率MOSFET中采用高介电常数介质进行电场管理时的开关损耗及其缓解

《IEEE Transactions on Electron Devices》：Switching Losses and Their Mitigation in Lateral β-Ga2O3 Power MOSFETs With High-Permittivity Dielectric for Field Management

　　超宽禁带β相氧化镓（β-Ga?O?）在高电压、低损耗功率器件中具有广阔前景。在β-Ga?O?晶体管中采用高介电常数（高k）介质进行场管理，可以提高器件的功率优值（PFOM），但增大的漏-栅反馈电容会劣化开关性能。本文报道了一项关于3.3 kV常关型横向β-Ga?O? MOSFET开关损耗及其抑制的仿真研究，该器件采用了高k场管理技术。本文提出了一种源极连接场板（sFP），以在保持器件阻断能力的同时抑制开关损耗。在3.3 kV/20 A的开关条件下，下降时间和上升时间分别缩短约61%和85%。相应的关断损耗和开通损耗分别降低约63%和51%。同时，sFP可以屏蔽栅极免受高漏极偏置影响，提高栅极稳定性。sFP在抑制开关损耗方面的效果在更高负载电流下更为显著，表明所提出的策略适用于高负载开关场景。这些发现为横向β-Ga?O? MOSFET的设计提供了指导原则，以满足电力电子领域的开关要求。