Degradation and recovery properties of AlGaN/GaN high-electron mobility transistors under direct current reverse step voltage stress

Direct current (DC) reverse step voltage stress is applied on the gate of AlGaN/GaN high-electron mobility transistor (HEMT). Experiments show that parameters degenerate under stress. Large-signal parasitic source/drain resistance (R_S/R_D) and gate-source forward I-V characteristics are recoverable after breakdown of the device under test (DUT). Electrons trapped by both the AlGaN barrier trap and the surface state under stress lead to this phenomenon, and surface state recovery is the major reason for the recovery of device parameters.     

瞬态大电流测量结温中校温曲线弯曲现象的研究

利用脉宽250 μs、占空比5%的0–1.5 A脉冲电流, 分别在50, 70, 90, 110, 130 ℃条件下, 对TO-247-2L封装型PIN快恢复二极管大电流下的校温曲线进行了测量分析. 研究发现, 恒定大电流条件下, 二极管的校温曲线随温度变化发生弯曲. 分析表明, 弯曲现象主要是由于串联电阻受迁移率的影响随温度发生变化而引起的. 通过实验测量及理论计算, 得到了准确的非线性校温曲线, 从而减小了瞬态大电流测量结温中的误差.     

序加实验理论模型误差修正的研究

针对序进应力加速实验理论模型中数学算法的误差,提出一种新的计算模型,新模型利用计算机编程辅助计算,显著地减小了模型误差.利用新、旧模型算法对理论数据进行计算,表明原模型算法存在13%以上的激活能计算误差以及150%以上的寿命计算误差（Q≤10　eV）,而新模型算法可以将激活能误差控制在1%以内,寿命计算误差控制在-41%以内.     

高效在线测量加速实验中双极晶体管结温方法的研究

针对晶体管在加速寿命实验和老炼实验等实际工程中结温的在线测控问题,本文基于大电流电学测温方法研究了型号为2N3055的双极大功率晶体管在恒定的集电极电压V_(ce)和集电极电流I_(ce)条件下发射结电压V_(be)随着温度T变化的对应关系.研究结果表明,温度在40—140℃范围内时,在集电极加载大功率电流电压的条件下,发射结电压随温度上升而线性减小,基极电流随温度变化不超过4%.通过理论推导恒定功率下发射结电压与温度的数学模型,证明了当基极电流数值随温度变化不超过4%时,V_(be)-T关系曲线呈线性且理论上引起的温度误差不超过0.5℃,以此为基础推导出一种新的在线测量加速实验中结温测试公式.最后利用Phase11进行对比验证实验,证明了该方法的正确性.     

High-Temperature Characteristics of Ti/Al/Ni/Au Ohmic Contacts to n-GaN

We present the high-temperature characteristics of Ti/Al/Ni/Au（15 nm/220 nm/40 nm/50 nm） multiplayer contacts to n-type GaN （Nd = 3.7 × 10^17 cm^-3, Nd = 3.0 × 10^18 cm^-3）. The contact resistivity increases with the measurement temperature. Furthermore, the increasing tendency is related to doping concentration. The higher the doped, the slower the contact resistivity with decreasing measurement temperature. Ti/Al/Ni/Au ohmic contact to heavy doping n-GaN takes on better high temperature reliability. According to the analyses of XRD and AES for the n-GaN/Ti/Al/Ni/Au, the Au atoms permeate through the Ni layer which is not thick enough into the AI layer even the Ti layer.     

开态应力下电压和电流对AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管的退化作用研究

通过采集等功率的两种不同开态直流应力作用下AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMTs)漏源电流输出特性、源区和漏区大信号寄生电阻、转移特性、阈值电压随应力时间的变化, 并使用光发射显微镜观察器件漏电流情况, 研究了开态应力下电压和电流对AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管的退化作用. 结果表明, 低电压大电流应力下器件退化很少, 高电压大电流下器件退化较明显. 高电压是HEMTs退化的主要因素, 栅漏之间高电场引起的逆压电效应对参数的永久性退化起决定性作用. 除此之外, 器件表面损坏部位的显微图像表明低电压大电流下器件失效是由于局部电流密度过高, 出现热斑导致器件损伤引起的.     

序加实验理论模型误差修正的研究

针对序进应力加速实验理论模型中数学算法的误差,提出一种新的计算模型,新模型利用计算机编程辅助计算,显著地减小了模型误差.利用新、旧模型算法对理论数据进行计算,表明原模型算法存在13%以上的激活能计算误差以及150%以上的寿命计算误差（Q≤10　eV）,而新模型算法可以将激活能误差控制在1%以内,寿命计算误差控制在-41%以内. 关键词： 加速实验 序进应力 理论模型 误差修正     

GaN基大功率白光LED的高温老化特性

对大功率GaN基白光LED在85℃下进行了高温加速老化实验.经6500 h的老化,样品光通量退化幅度为28％ ～33％.样品的Ⅰ-V特性变化表明其串联电阻和反向漏电流不断增大,原因可归结为芯片欧姆接触的退化及芯片材料中缺陷密度的提高.样品的热特性变化显示出各结构层热阻均明显增大,这是由散热通道上各层材料的老化及焊料层出...     

基于反应动力学的GaN LED参数退化模型的研究

加速实验中, 参数退化模型描述了参数的退化规律, 参数退化规律对应于器件退化机理, 而退化机理又对应于内部的物理化学反应. 因此, 本文基于反应动力学中物理化学反应的温度效应速率模型及反应量浓度随时间的变化规律, 研究并建立了GaN LED参数退化模型. 本模型尝试从物理机理上解释参数退化过程中的退化规律, 包括单调上升或单调下降退化规律、先上升后下降或先下降后上升等非单调退化规律, 解决了实验后拟合方法不能建立非单调退化模型的问题. 然后对GaN LED进行加速实验, 确定模型参数. 同时对GaN LED的退化规律进行分解, 并且量化了GaN LED两种退化规律的退化比例及时间常数. 关键词： 参数退化模型 反应动力学 加速实验 GaN LED     

恒定温度应力加速实验失效机理一致性快速判别方法

针对加速实验中因失效机理发生改变而导致的无效实验问题, 对失效机理一致性和分别在不同应力下器件的初期退化参数分布的关系进行了研究. 研究证明了判断加速实验失效机理一致的条件: 1) 不同应力下失效分布的形状参数服从一致, 即m_i=m, i=1,2,3,···, 2) 尺度参数 η_i服从η_i= AF_i·η. 从而提供一种在实验初期即可根据参数退化分布快速判别不同应力下失效机理是否一致的方法, 避免了因失效机理发生改变而造成的无效加速实验. 最后对加速实验初期理论退化数据和多芯片组件厚膜电阻初期退化数据进行了威布尔分布参数估计, 并对其在不同应力下的失效机理一致性进行了判别. 关键词： 失效机理一致性 恒定温度应力加速实验 威布尔分布