光電導開關(guān)因其高耐壓、高功率、響應(yīng)快及工作不受電磁干擾等優(yōu)良特性,在功率器件與超快器件里備受關(guān)注,使其在高功率超寬帶脈沖產(chǎn)生領(lǐng)域和超快電子學等學科領(lǐng)域中有著廣闊的發(fā)展前景,有潛力成為脈沖產(chǎn)生系統(tǒng)中的核心部件。本文分析了光電導開關(guān)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及目前實用化進程中存在的問題,在分析對比第一代半導體Si和第二代半導體GaAs等不同半導體材料的物理特性后,選取摻鐵半絕緣氮化鎵襯底作為器件的襯底材料,設(shè)計耐壓能力為10kV且能用532nm激光觸發(fā)的氮化鎵光電導開關(guān)。當前傳統(tǒng)縱向結(jié)構(gòu)氮化鎵光電導開關(guān)的擊穿場強遠小于本征禁帶寬度對應(yīng)的理論值,本文分析其原因后,首先提出了垂直雙擴散絕緣柵型光電導開關(guān)結(jié)構(gòu)—在光電導開關(guān)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上增加垂直雙擴散場效應(yīng)晶體管元胞陣列,即引入了一個可由柵壓控制的反向pn結(jié),不僅利用空間電荷區(qū)對半絕緣GaN:Fe內(nèi)載流子的驅(qū)逐作用降低高壓漏電流,而且基于柵極快速開通特性該pn結(jié)的電壓可以動態(tài)轉(zhuǎn)移給光觸發(fā)區(qū),并將所提出新型器件結(jié)構(gòu)在Silvaco平臺中進行建模仿真。然后逐一分析了器件的靜態(tài)特性、動態(tài)特性及光電流的輸出特性。建模仿真結(jié)果證明,與傳統(tǒng)型相比,垂直雙擴散絕緣柵型光... 

【文章來源】：西安理工大學陜西省

【文章頁數(shù)】：61 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 光電導開關(guān)器件簡介
    1.2 光電導開關(guān)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 寬禁帶功率器件國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
    1.4 本文研究內(nèi)容與意義
2 VDIG-PCSS結(jié)構(gòu)設(shè)計與建模
    2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計與工作原理
    2.2 器件仿真工具
        2.2.1 Silvaco TCAD簡介
        2.2.2 Devedit模塊
        2.2.3 Atlas模塊
    2.3 VDIG-PCSS器件建模
        2.3.1 選取物理模型
        2.3.2 器件模型
    2.4 本章小節(jié)
3 VDIG-PCSS靜態(tài)特性仿真與結(jié)果分析
    3.1 靜態(tài)特性分析
    3.2 靜態(tài)參數(shù)優(yōu)化
        3.2.1 橫向變摻雜作用驗證
        3.2.2 外延層的參數(shù)優(yōu)化
    3.3 本章小節(jié)
4 VDIG-PCSS動態(tài)特性仿真與結(jié)果分析
    4.1 動態(tài)分壓特性
    4.2 光電流的輸出特性
    4.3 本章小節(jié)
5 測試系統(tǒng)的設(shè)計與可行性驗證
    5.1 GaN:Fe電阻率與擊穿場強實測
    5.2 527nm激光觸發(fā)GaN:Fe開關(guān)實驗
    5.3 測試電路系統(tǒng)設(shè)計與可行性驗證
    5.4 本章小節(jié)
6 總結(jié)與展望
    6.1 本文研究工作總結(jié)
    6.2 未來工作展望
致謝
參考文獻
附錄


【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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[2]VDMOS器件的自熱效應(yīng)及高溫熱載流子效應(yīng)的研究[D]. 儲曉磊.安徽大學 2016
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[5]600V功率VD-MOSFET器件仿真[D]. 謝承飛.大連理工大學 2013
[6]SiC VDMOS器件結(jié)構(gòu)設(shè)計及界面陷阱效應(yīng)研究[D]. 高云斌.電子科技大學 2013
[7]功率VDMOS器件的低溫可靠性研究[D]. 郭玉龍.西安電子科技大學 2013
[8]基于SILVACO模擬的100V VDMOSFET研究和設(shè)計[D]. 宮在君.遼寧大學 2011
[9]基于VDMOS結(jié)構(gòu)參數(shù)的TCAD模擬研究[D]. 王玲.哈爾濱理工大學 2011
[10]功率VDMOS器件結(jié)構(gòu)與優(yōu)化設(shè)計研究[D]. 王蓉.西安電子科技大學 2010



本文編號：3159934