浙大首次报道垂直GaN功率整流器

浙江大学近期首次报道了没有电流折叠（即没有动态导通电阻降低）的垂直GaN功率整流器（GaN-on-GaN）。这款功率整流器即使在从高反向应力偏置切换到500V后也仅需200ns，性能也超过了目前最先进的硅（GaN-on-Si）器件上的横向氮化镓。同时，研究团队通过使用高速双脉冲测试威廉希尔官方网站 在各种开关条件下定量评估动态导通电阻，验证了垂直GaN功率整流器中实验无电流折叠性能。

目前，动态导通电阻降级被认为是传统的横向GaN-on-Si器件的主要挑战，其根本原因包括：

（1）表面俘获，其容易降低与III族氮化物表面的短距离处的二维电子气（2DEG）导电性；

（2）含有深能陷阱的碳掺杂半绝缘缓冲堆栈，可产生负空间电荷并部分耗尽2DEG。

相比之下，由于具有垂直电流和高质量同质外延GaN漂移层以及良好控制的背景/补偿掺杂，垂直GaN-on-GaN器件可以从根本上克服动态导通电阻降级的巨大挑战。

图1：时间分辨动态RON/staticRON（a）由ZJU开发的垂直GaN-on-GaN肖特基势垒二极管；（b）横向GaN-on-Si商用器件A；和（c）横向GaN-on-Si商用器件B，其断开状态时间（tOFF_Stress）为100μs，断态偏置（VOFF_Stress）从50V增加到500V。还示出了在从（d）不同VOFF_Stress切换到500V，（e）不同tOFF_Stress切换至100s，以及（f）不同温度切换至150°C后在200ns处提取的三种GaN器件的动态RON/staticRON。

在不同转换条件下使用双脉冲测试仪和钳位威廉希尔官方网站 定量评估动态导通电阻，包括：

（1）OFF状态应力偏置高达500V；

（2）OFF状态应力时间在10-6~102s之间；

（3）高温高达150℃；

（4）不同负载电流水平。

在所有测试条件下，垂直GaN-on-GaN整流器在从OFF状态切换后仅在~200ns内没有动态导通电阻降级。研究人员认为，垂直GaN-on-GaN整流器整体性能优于最先进的商业横向GaN-on-Si器件并且在高频应用方面具有巨大潜力。