Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Efficiency optimization of totem pole PFC with Gallium Nitride semiconductors

Šír Michal, Feňo Ivan

Przegląd Elektrotechniczny

|

2021

|

R. 97, nr 6

39--43

EN

Novel Gallium Nitride wide bandgap semiconductor devices are capable of improving efficiency of power converters. This article presents a practical optimisation of GaN converter application in the totem-pole power factor conversion converter. As the bottom side cooled devices are used, the article shows integration of switching device and gate driver on a single insulated metal substrate board, attractive for high power density power supply solutions. Measured efficiency data together with analysis of losses distribution and optimization at specific operating conditions are included. Design files of printed circuit board, created in free tool KiCad, used for evaluated prototype are part of this publication.

PL

Nowatorskie urządzenia półprzewodnikowe z azotkiem galu o szerokiej przerwie energetycznej są w stanie poprawić wydajność przekształtników mocy. W artykule przedstawiono praktyczną optymalizację zastosowania konwertera GaN w przekształtniku konwersji współczynnika mocy. Ponieważ stosowane są urządzenia chłodzone od spodu, artykuł przedstawia integrację urządzenia przełączającego i sterownika bramki na pojedynczej izolowanej płycie z metalowym podłożem, co jest atrakcyjne dla rozwiązań zasilających o dużej gęstości mocy. Uwzględniono dane dotyczące zmierzonej sprawności wraz z analizą rozkładu strat i optymalizacją w określonych warunkach pracy.

2

Evaluation of SiC and GaN FETs in zero-voltage switching interleaved boost converters

Zimoch Piotr

Przegląd Elektrotechniczny

|

2019

|

R. 95, nr 9

186--192

EN

In recent years silicon carbide and gallium nitride transistors have become a popular choice for power converters, such as LLC resonant converters, power factor correction circuits, etc. This paper presents a direct comparison of silicon, silicon carbide and gallium nitride field effect transistors (FETs) in a 900 W, two-phase, zero-voltage switching boost converter with a switching frequency range of (300 – 500) kHz. Through analysis, calculations and experimental examination, it is shown, that using gallium nitride and silicon carbide transistors results in a significant increase in converter efficiency, as well as other benefits, such as lower power consumed by the driving circuits and lower working temperature.

PL

W ostatnich latach wzrosła popularność tranzystorów półprzewodnikowych wykonanych z węglika krzemu (SiC) i azotku galu (GaN) w zastosowaniach takich, jak przekształtniki rezonansowe LLC, układy PFC, itp. Niniejszy artykuł prezentuje bezpośrednie porównanie tranzystorów krzemowych, z węglika krzemu oraz z azotku galu w dwufazowym przekształtniku typu boost ZVS o częstotliwości przełączania w zakresie (300 – 500) kHz i mocy 900 W. Poprzez analizę, obliczenia i weryfikację eksperymentalną wykazano, że zastosowanie tranzystorów SiC i GaN skutkuje znaczącym wzrostem sprawności przekształtnika, oraz innymi korzyściami, takimi, jak niższa moc pobierana przez obwody sterowników bramkowych oraz niższa temperatury pracy.

3

Badanie elektrycznych właściwości powierzchni heterostruktur AlGaN/GaN/Si technikami mikroskopii ze skanującą sondą i oświetleniem

Szyszka Adam, Wośko Mateusz, Paszkiewicz Regina

Przegląd Elektrotechniczny

|

2019

|

R. 95, nr 9

157--160

PL

W artykule przedstawiono wstępne wyniki charakteryzacji elektrycznych właściwości heterostruktur AlGaN/GaN, osadzonych na podłożu krzemowym, wykonane skaningową mikroskopią pojemnościową oraz mikroskopią potencjału powierzchniowego przy jednoczesnym wykorzystaniu pobudzania optycznego próbki. Dzięki takiemu podejściu osiągnięto rozdzielczość przestrzenną rzędu dziesiątki nanometrów (typową dla pomiarów SPM) lecz jednocześnie możliwe było uzyskanie znacznie większej ilości użytecznych informacji o właściwościach struktury.

EN

The paper presents preliminary results of the characterization of the electrical properties of AlGaN/GaN heterostructures on a silicon substrate by scanning capacitance microscopy and scanning surface potential microscopy using the optical stimulation of a sample. Owing to such an approach, spatial resolution of tens of nanometers (typical for SPM measurements) was achieved, but at the same time it was possible to obtain much more useful information about material properties than using scanning probe microscopy alone, without illumination.

4

Stan technologii mikrofalowych elementów z azotku galu

Góralczyk M., Gryglewski D.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2018

|

Vol. 59, nr 1

20--23

PL

W referacie przedstawiono parametry mikrofalowych tranzystorów i układów scalonych z azotku galu wytwarzanych przez wiodących producentów. Możliwości aplikacji tranzystorów GaN HEMT w postaci chipów oraz w obudowach zaprezentowano na przykładach skonstruowanych wzmacniaczy o mocy wyjściowej 250 W CW na pasmo ISM2.45 GHz dla systemów grzania mikrofalowego. Dla porównania przedstawiono wzmacniacz o podobnych parametrach, ale wykonany przy użyciu tranzystorów Si LDMOSFET. Jednym z istotnych zagadnień jest wykorzystanie tranzystorów GaN HEMT do budowy wzmacniaczy niskoszumnych (LNA) na tyle odpornych, aby można było zrezygnować z ogranicznika standardowo umieszczanego na wejściu toru odbiorczego modułu N/O radarów z elektronicznie sterowaną wiązką (AESA). Dlatego zaprojektowano wzmacniacz LNA z tranzystorem GaN HEMT, którego parametry są następujące: współczynnik szumów F≤2.1 dB i wzmocnienie G≥11dB w pasmie 9÷10 GHz przy odporności na sygnały niepożądane o mocy ponad 42 dBm.

EN

In the paper the parameters of microwave GaN HEMT transistors and monolithic integrated circuits (MMIC) fabricated by leading global foundries are presented. As examples of applications the GaN HEMT chips and in packages were used to design 250 W(CW) ISM2.45GHz band amplifiers for microwave heating. For comparison the 250 W amplifier with Si LDMOSFET was also designed. The GaN components have the future in T/R modules of active electronically scanned array AESA both in a receive part and transmit part. Therefore X-band low noise amplifier (LNA) with GaN HEMT was designed. The LNA parameters are as follow: noise figure F≤2.1dB, gain G≥11dB over a 9 to 10 GHz frequency range and the robust for high input power is better than 42dBm. It can thus dispense with limiter which is located at the input receive part of T/R module.

5

Zastosowanie tranzystorów GaN w wysokoczęstotliwościowych przekształtnikach DC/DC

Czyż P., Reinke A., Michna M.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2017

|

R. 93, nr 1

333--338

PL

W artykule przedstawiono tranzystory mocy z azotku galu (GaN) jako przyrządy, umożliwiające budowanie wysokoczęstotliwościowych przekształtników energoelektronicznych. Opisano tranzystory GaN HEMT SSFET, przedstawiono sposób ich sterowania i czasy przełączeń. Podano wyniki badań eksperymentalnych przekształtnika obniżającego napięcie o sprawności 96,5%, pracującego z częstotliwością przełączeń 500 kHz. Zaprezentowano metodę doboru rdzenia dławika wyjściowego, zapewniającą minimalizację jego objętości i masy.

EN

In this paper GaN power transistors are evaluated and used to build high-efficiency and high-frequency power converters. The GaN HEMT SSFET characteristics and driving guidelines are presented. Switching times of transistors are measured in a double-pulse test. Moreover, a prototype buck converter is built and the efficiency is experimentally measured (96,5%) at switching frequency of 500 kHz. Finally, the benefits of achieving high switching frequency when it comes to a reduction of mass and volume of an inductor in an output filter are described.

6

Przekształtnik DC/DC podwyższający napięcie z wykorzystaniem tranzystora w technologii GaN

Paziewski P., Supronowicz H., Suproniuk M.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2017

|

R. 93, nr 10

91--94

PL

W artykule zostały zaprezentowane przykładowe tranzystory wykonane w technologii azotku galu GaN do zastosowań energoelektronicznych. Opisano budowę i zasadę działania przekształtnika DC/DC podwyższającego napięcie oraz przedstawiono podstawowe założenia projektowe wraz z problemami wynikającymi z wysokich częstotliwości kluczowania i występowania znacznych prądów. Zostały również zaprezentowane wstępne wyniki badań zaprojektowanego układu.

EN

The article presents transistors made using gallium nitride GaN technology for power electronics applications. It describes the design and principle of operation of the step-up DC/DC converter and presents the basic design assumptions along with problems resulting from high switching frequencies and high currents of the inverter. It also presents preliminary results of the designed system.

7

Niskonapięciowy prostownik synchroniczny z wykorzystaniem nowoczesnych tranzystorów GaN

Swadowski M., Zygoń K., Jąderko A.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2017

|

R. 93, nr 1

205--208

PL

W artykule opisano przykład zastosowania nowoczesnych tranzystorów z azotku galu do wykonania prostownika synchronicznego w rezonansowym zasilaczu impulsowym. Przedstawiono zalety nowoczesnych tranzystorów GaN w porównaniu do tranzystorów MOSFET oraz diod Schottky’ego. Zredukowano straty wynikające z przewodzenia oraz straty przełączeniowe.

EN

Modern transistors made with gallium nitride in the application of synchronous rectifier in resonant switching mode power supply are described in this paper. Advantages of modern GaN transistors in comparison to the MOSFETs and Schottky diodes are shown. Conduction and switching power losses are significantly reduced.

8

Badanie elektrycznych właściwości powierzchni heterostruktur AlGaN/GaN/Si techniką skaningowej mikroskopii pojemnościowej

Szyszka A., Szymański T., Tłaczała M., Wośko M., Paszkiewicz R.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2017

|

R. 93, nr 8

58--60

PL

Znaczne niedopasowanie stałych sieciowych oraz współczynników rozszerzalności cieplnej występujące pomiędzy warstwą epitaksjalną, a podłożem w heterostrukturach AlGaN/GaN/Si skutkuje dużą ilością defektów strukturalnych oraz występowaniem niejednorodności właściwości półprzewodnika. W prezentowanej pracy do zobrazowania lokalnych powierzchniowych niejednorodności elektrycznych właściwości AlGaN/GaN osadzanych na podłożu krzemowym techniką MOCVD została wykorzystana technika skaningowej mikroskopii pojemnościowej. Z analizy dwuwymiarowych map sygnału SCM oraz widm dC/dVAmp =f(VDC) w różnych obszarach powierzchni próbki wynika, że ujemny ładunek zgromadzony na dyslokacjach wstępujących w warstwach epitaksjalnych wpływa na właściwości powierzchni, lecz może nie mieć zdecydowanego wpływu na powstawanie dwuwymiarowego gazu elektronowego na interfejsie AlGaN/GaN.

EN

Large mismatch of lattice constants and thermal expansion coefficients between materials in AlGaN/GaN/Si heterostructures lead to high density of structural defects and material inhomogeneities in layers. In the presented work, local electronic properties of AlGaN/GaN/Si heterostructures are investigated using scanning capacitance microscopy. Analysis of two dimensional images of SCM signal and dC/dVAmp =f(VDC) spectrum allowed to conclude that negative charge accumulated at dislocations in epitaxial layers could affect the surface electronic state of the structure but might not have major impact on two dimensional electron gas formation at the AlGaN/GaN interface.

9

Application of GaN transistors to increase efficiency of switched-mode power supplies

Aksamit W., Rzeszutko J.

Zeszyty Naukowe Wydziału Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej

|

2016

|

Nr 49

11--16

EN

During the last few years Gallium Nitride became a rapidly growing technology in the power conversion market. GaN HEMT transistors are now offered by several manufacturers and it is expected that in the nearest future they will replace conventional Si transistors in many applications. The aim of this article is to present the actual benefits of GaN transistors over Si by comparing both technologies from the point of view of power losses. It is shown that thanks to lower internal capacitances and lower reverse recovery charge GaN transistors offer significant improvements in power conversion efficiency, especially at higher frequencies. Calculations of power losses are performed on the example of a buck converter. Different types of GaN transistors with different voltage ratings are analyzed.

PL

W ciągu ostatnich lat na rynku elektroniki mocy nastąpił dynamiczny rozwój technologii GaN. Tranzystory GaN HEMT są obecnie oferowane przez kilku producentów i przewiduje się że w najbliższym czasie w wielu zastosowaniach zastąpią one tradycyjne tranzystory Si. Celem tej publikacji jest przestawienie rzeczywistych zalet tranzystorów GaN w odniesieniu do Si poprzez porównanie obu technologii pod kątem strat mocy. W artykule pokazano że dzięki niższym pojemnościom wewnętrznym i niższemu ładunkowi QRR tranzystory GaN pozwalają na znaczącą poprawę sprawności, szczególnie przy wyższych częstotliwościach przełączania. Obliczenia strat mocy zostały przeprowadzone na przykładzie przetwornicy typu buck. Przeanalizowane zostały różne typy tranzystorów GaN o różnych napięciach znamionowych.

10

Zastosowanie tranzystorów HEMT z azotku galu w impulsowych przekształtnikach mocy

Janke W.

Zeszyty Naukowe Wydziału Elektroniki i Informatyki Politechniki Koszalińskiej

|

2016

|

Nr 9

5--27

PL

Praca zawiera przegląd problematyki zastosowań tranzystorów HEMT (high electron mobility transistors) w wysokosprawnych układach przekształtników mocy. Wymieniono najważniejsze wymagania stawiane elementom półprzewodnikowym we współczesnych przekształtnikach energoelektronicznych. Przedstawiono główne cechy heterostruktur GaN-GaAlN i tranzystorów opartych na takich strukturach. Przedyskutowano różne rozwiązania konstrukcyjno-technologiczne struktur HEMT o cechach tranzystora normalnie wyłączonego (pracującego ze wzbogaceniem). Pokazano przykładowe parametry tranzystorów HEMT pracujących dla energoelektroniki. Omówiono także wybrane rozwiązania impulsowych przekształtników BUCK i BOOST oparte na tranzystorach HEMT i ich główne właściwości.

EN

The applications of gallium nitride (GaN) high electron mobility transistors (HEMT) in modern power converters are reviewed. Basic demands for semiconductor devices used in switch-mode high efficiency power converters are summarized. Specific features of GaN-GaAlN heterostructure and HEMT’s are briefly described. Different solutions of enhancement-mode HEMT applicable in power converters of resulting parameters of HEMT-based enhancement-mode transistors are given. The exemplary power converters based on GaN HEMT’s, including BUCK and BOOST circuits are presented and their features discussed.

11

Tranzystory GaN w falowniku mostkowym o wysokiej częstotliwości przełączeń (250kHz)

Rąbkowski J.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2016

|

R. 92, nr 5

45--48

PL

W artykule omówiono zagadnienia związane z projektowaniem i budową falownika mostkowego wykorzystującego azotkowo-galowe (GaN) tranzystory typu Gate Injection Transistors (GIT). Przedstawione są podstawowe właściwości tych tranzystorów wraz z tematyką dotyczącą ich sterowników bramkowych. Następnie zaprezentowany jest model laboratoryjny falownika o mocy 2kVA pracującego z częstotliwością przełączeń równą 250kHz. Artykuł ilustrowany jest wynikami badań laboratoryjnych.

EN

The paper discuses issues related to design and construction of the H-bridge inverter using Gallium Nitride (GaN) Gate Injection Transistors (GIT). Basic features of the transistors are shown together with gate driver topics. Then, a laboratory model of the 2kVA inverter operating at switching frequency of 250 kHz is presented. The paper is illustrated with experimental results.

12

Technologia tranzystorów HEMT na bazie azotku galu do zastosowań w mikrofalowej elektronice mocy i energoelektronice

Taube A., Kamińska E., Ekielski M., Piotrowska A., Wojtasiak W.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2016

|

Vol. 57, nr 8

90--97

PL

W pracy przedstawiono wyniki prac badawczych nad technologią tranzystorów HEMT na bazie azotku galu prowadzonych w Instytucie Technologii Elektronowej. Omówione zostaną konstrukcje tranzystorów przeznaczonych do zastosowań w mikrofalowej elektronice mocy oraz do zastosowań w energoelektronice. Przedstawione zostaną wybrane elementy technologii tranzystorów HEMT AlGaN/GaN na podłożu Ammono-GaN m.in. wykonywanie izolacji za pomocą implantacji jonów oraz wykonywanie kontaktów omowych w procesie rewzrostu warstw GaN. Omówione zostaną wyniki prac nad zwiększeniem napięcia przebicia tranzystorów HEMT AlGaN/GaN na podłożu krzemowym.

EN

In this work the results of development of GaN-based HEMTs at Institute of Electron Technology are presented. The device structure suitable for application in microwave and power electronics will be discussed. Key technological steps, especially planar isolation by ion implantation and formation of low resistivity ohmic contacts are discussed along with the results of DC and RF electrical characterization of AlGaN/GaN HEMTs on Ammono-GaN. The results of works devoted to increasing the breakdown voltage of AlGaN/GaN-on-Si HEMTs will also be presented.

13

Badania ewaluacyjne tranzystora 650 V E-HEMT GaN do zastosowań w wysokosprawnych przekształtnikach DC/DC

Czyż P., Cichowski A., Śleszyński W.

Zeszyty Naukowe Wydziału Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej

|

2015

|

Nr 47

31--34

PL

Tematem artykułu są badania wysokonapięciowego tranzystora z azotku galu typu E-HEMT w aplikacji przekształtnika obniżającego napięcie typu buck. W pracy przedstawiono krótką charakterystykę i zalety półprzewodników szerokoprzerwowych, a także opis tranzystora GS66508P-E03 w obudowie do montażu powierzchniowego (SMD). Następnie poruszono problem chłodzenia łącznika mocy SMD i przeprowadzono badanie porównawcze dwóch układów chłodzenia. Wykazano, że zaproponowany układ jest ponad dwa razy bardziej wydajny niż zalecany przez producenta. W głównej części opracowania zaprezentowano wyniki pomiarów sprawności przekształtnika. Osiągnięto sprawność > 92 % dla układu twardo przełączającego o częstotliwości pracy 200 kHz. Tym samym potwierdzono możliwość budowania wysokosprawnych przekształtników z tranzystorami GaN.

EN

In this paper a brief description of wide-bandgap semiconductors is given. Particularly, advantages of a 650 V GaN EHEMT transistor GS66508P-E03 are shown. This power switch is experimentally evaluated in a synchronous buck with two transistors in a half bridge configuration. The experimental results show that GaN transistors have very low total losses even when operating at high frequencies. The efficiency over 92% is achieved at the frequency of 200 kHz with 5 A output current and output power at a rate of 310 W. Additionally, in this work two different cooling systems for surface mounted transistor are compared. In a prototype for thermal evaluation one transistor has the cooling system with thermal vias through the PCB and alternatively the second one has the cooling system with the copper stud. The proposed cooling system with the copper stud is proven to have the twice smaller thermal resistance than the system with thermal vias. Another advantage is that in the same conditions the transistor is cooler and has lower on-resistance, what decreases the power losses.

14

Właściwości i zastosowania tranzystorów HEMT na bazie azotku galu

Janke W., Wojtasiak W.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2015

|

R. 91, nr 9

65-73

PL

Omówiono podstawowe właściwości i zastosowania tranzystorów HEMT wykonywanych na bazie azotku galu (GaN). Przedyskutowano specyfikę struktury heterozłączowej oraz główne cechy fizyczne azotku galu. Szczególną uwagę poświęcono mechanizmowi tworzenia dwuwymiarowego gazu elektronowego (2DEG) i jego znaczeniu dla właściwości tranzystorów. Przedstawiono niektóre efekty pasożytnicze występujące w tranzystorach GaN HEMT, znane jako „current collapse” oraz „DC-RF dispersion”. Omówiono także najważniejsze obecnie zastosowania tranzystorów GaN HEMT – w układach mikrofalowych oraz energoelektronice.

EN

The basic properties and applications of GaN HEMT transistors are reviewed. Fundamentals feature of gallium nitride (GaN) and specific properties of heterojunction are discussed with the special attention paid to the mechanism of two-dimensional electron gas (2DEG) formation, and resulting high mobility feature. The parasitic effects known as current collapse and DC-RF dispersion in GaN HEMT are discussed. The most important applications in microwave circuits and power electronics are described.

15

Small-signal microwave measurements and modeling of GaN FET devices manufactured by ITME

Barmuta P., Lewandowski A, Łukasik K., Schreurs D., Dobrzański L.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2015

|

R. 91, nr 9

9-12

EN

We present results of small-signal measurements and modeling of GaN FET devices manufactured by Institute of Electronics Materials Technology (ITME). The devices have 500 nm gate length and 100 μm gate width and are grown on 350 μm sapphire substrate. We measured scattering parameters of the devices on-wafer in the frequency range 0.01-15 GHz, and then extracted parameters of their small-signal equivalent circuits. These results show that the devices have repeatable parameters and are capable of delivering at least 14.4 dB of unilateral gain in S-band with fmax of at least 23 GHz.

PL

W artykule przedstawiono wyniki małosygnałowych pomiarów w.cz. oraz modelowania tranzystorów GaN FET wyprodukowanych w Instytucie Technologii Materiałów Elektronowych (ITME). Badane tranzystory miały bramkę o długości 500 nm i szerokości 100 μm gate i zostały wyprodukowane na podłożu szafirowym o grubości 350 μm. Parametry rozproszenia tranzystorów zostały zmierzone na stacji ostrzowej w pasmie 0,01-15 GHz, a następnie na ich podstawie zostały wyznaczone parametry małosygnałowego schematu zastępczego. Otrzymane wyniki pokazują, że badane tranzystory mają powtarzalne parametry, uzyskując co najmniej 14,4 dB wzmocnienia unilateralnego w pasmie S oraz maksymalną częstotliwość generacji co najmniej 23 GHz.

16

Experimental evaluation of GaN Gate Injection Transistors

Rąbkowski J., Barlik R.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2015

|

R. 91, nr 3

9-12

EN

The paper presents experimental evaluation of Gate Injection Transistors produced on the base of Gallium Nitride (GaN). Authors show double-pulse test results and measurements of the half-bridge converter with inductive load. Obtained results indicate very good performance of new devices which are able to operate at high switching frequency and low power losses (0.6% losses of converter power at 150 kHz was achieved).

PL

Artykuł przedstawia ocenę w trybie eksperymentu tranzystorów typu Gate Injection Transistor zbudowanych na bazie azotku galu (GaN). Autorzy prezentują wyniki testów dwupulsowych a także wyniki pomiarów układu półmostka obciążonego dławikiem. Wyniki wskazują na bardzo dobre parametry nowych przyrządów, charakteryzujących się niskimi stratami mocy nawet przy dużych częstotliwościach przełączeń (uzyskano 0.6% strat mocy przekształcanej przy 150kHz).

17

Modelowanie normalnie wyłączonych tranzystorów HEMT AlGaN/GaN z bramką p-GaN

Taube A., Szmidt J., Piotrowska A., Sochacki M., Kamińska E.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2013

|

Vol. 54, nr 9

36-39

PL

W artykule przedstawiono wyniki modelowania normalnie wyłączonego tranzystora HEMT AlGaN/GaN z bramką p-GaN. Zbadano wpływ poszczególnych elementów konstrukcji na parametry elektryczne tranzystora, w szczególności na wartość napięcia progowego (Vth) oraz maksymalnej wartości prądu drenu w stanie włączenia tranzystora. Przedstawiono zależność parametrów tranzystora od składu warstwy buforowej AlxGa1-xN o niskiej zawartości glinu (do 10%) oraz od składu i grubości warstwy barierowej AlxGa1-xN. Wykazano, że najbardziej korzystnym stosunkiem wartości napięcia progowego do maksymalnej wartości prądu w stanie przewodzenia charakteryzuje się heterostruktura p-GaN/Al0.23Ga0.77N/GaN/ Al0.05GA0.95N.

EN

The article presents the results of modeling and simulation of normally- off AlGaN/GaN HEMT transistor with p-GaN gate. The influence of the individual structure elements on the electrical parameters of the transistor, in particular the value of the threshold voltage (Vth) and the maximum drain-source current in the on-state was studied. The transistor parameters dependence of the composition of AlxGa1-xN buffer layer with low aluminum content (up to 10%), and the composition and thickness of AlxGa1-xN barrier layer was presented. It has been shown that the most preferred ratio of the threshold voltage to the maximum value of on-state current could be achived by the use of p- GaN/Al0.23Ga0.77N/GaN/ Al0.05GA0.95N heterostructure.

18

Wykorzystanie zaawansowanych trybów mikroskopii sił atomowych w badaniach struktur i przyrządów półprzewodnikowych

Szyszka A., Macherzyński W., Prażmowska J., Wośko M., Stafiniak A., Gryglewicz J., Ramiączek-Krasowska M., Paszkiewicz B., Jankowski B., Ściana B., Paszkiewicz R., Tłaczała M.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2012

|

Vol. 53, nr 2

55-58

PL

W pracy przedstawione zostały wyniki charakteryzacji lokalnych właściwości detektorów MSM (Metal-Semiconductor-Metal) oraz rezystancyjnych wytworzonych w warstwach GaN, struktur tranzystorów unipolarnych wykonanych w warstwach azotku galu, cienkich warstw metali katalitycznych, heterostruktur AlAs/AIGaAs/GaAs oraz powierzchni węglika krzemu wykonanych różnymi trybami mikroskopii sił atomowych. Badania zostały przeprowadzone metodami Skaningowej Mikroskopii Potencjału Powierzchniowego SSPM (ang. Scanning Surface Potential Microscopy), Skaningowej Mikroskopii Rezystancji Rozproszonej SSRM (ang. Scanning Spreading Resistance Microscopy) oraz obrazowania fazowego.

EN

In this work characterization results of MSM (metal-semiconductor-metal) and resistive detectors fabricated in gallium nitride layers, GaN based unipolar transistors, thin catalytic metal layers, AlAs/AIGaAs/GaAs heterostructures and silicon carbide surface by various techniques of atomic force microscopy are presented. The examinations were performed by Scanning Surface Potential Microscopy (SSPM), Scanning Spreading Resistance Microscopy (SSRM) and in phase imaging mode.

19

Symulacje i modelowanie zaawansowanych struktur tranzystorów HEMT AlGaN/GaN

Taube A., Sochacki M., Szmidt J.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2012

|

Vol. 53, nr 9

38-41

PL

W artykule przedstawiono wyniki modelowania i symulacji różnych struktur tranzystora HEMT i MOS-HEMT AI₀.₂₈Ga₀.₇₂N/GaN. Wykonano symulacje dla tranzystora HEMT z domieszkowaną warstwą AI₀.₂₈Ga₀.₇₂N na podstawie, których określono wpływ koncentracji elektronów na parametry tranzystora. Wykazano, że zmniejszanie grubości warstwy AI₀.₂₈Ga₀.₇₂N w obszarze bramki wpływa na proporcjonalne zwiększenie napięcia progowego (Vth). Przedstawiono wpływ grubości i stałej dielektrycznej dielektryka bramkowego na parametry tranzystora. Wykazano także, że zastosowanie dielektryka o wysokiej stałej dielektrycznej (HfO₂) prowadzi do zwiększenia wartości transkonduktancji (g m) i napięcia progowego. Zastosowanie warstwy HfO₂ pozwala na zwiększenie grubości dielektryka bramkowego bez znaczącego pogorszenia parametrów przyrządu.

EN

In the article results of modeling and simulation of various structures AI₀.₂₈Ga₀.₇₂N/GaN HEMT and MOS-HEMT structures was presented. Influence of doping level of AI₀.₂₈Ga₀.₇₂N layer on transistor characteristics was simulated. It has been shown that reducing the thickness of AI₀.₂₈Ga₀.₇₂N layer under the gate affect the proportional increase in the threshold voltage (V TH). The influence of thickness and dielectric constant of the gate dielectric on the transistor parameters was presented. It was also shown that the use of high-K dielectric (HfO₂) leads to an increase in the transconductance (gm) and the threshold voltage. Using of HfO₂ layer enable increase of dielectric thickness without significant deterioration of the device parameters.

20

Symulacje i modelowanie tranzystorów HEMT AlGaN/GaN : wpływ przewodności cieplnej podłoża

Taube A., Sochacki M., Szmidt J.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2012

|

Vol. 53, nr 9

34-37

PL

W artykule przedstawiono wyniki modelowania tranzystora HEMT AI₀.₂₈Ga₀.₇₂N/GaN oraz zaprezentowano wykorzystane i zaimplementowane do środowiska symulatora ATLAS firmy Silvaco, modele właściwości fizycznych AI₀.₂₈Ga₀.₇₂N, GaN i materiałów podłoża. W pracy uwzględniono efekty kwantowe w obszarze studni potencjału kanału tranzystora oraz efekty cieplne występujące w strukturze. Zbadano wpływ podłoża na charakterystyki elektryczne tranzystora HEMT. Wykonane symulacje pokazały, że przewodność cieplna materiału podłoża znacząco wpływa na charakterystyki tranzystora. Dla podłoża Al₂O₃ o najmniejszej przewodności cieplnej otrzymano najmniejszą wartość prądu wyjściowego poniżej 0,75 A/mm oraz największy spadek prądu drenu przy dużej wartości napięciach dren-źródło (V DS).

EN

The first article presents the results of AI₀.₂₈Ga₀.₇₂N/GaN HEMT transistor modeling and presents used and implemented into Silvaco ATLAS simulator models of physical properties of AI₀.₂₈Ga₀.₇₂N, GaN and substrate materials. The study takes into account the thermal effects and quantum effects in the potential well of the transistor channel. The influence of substrate on the electrical characteristics of HEMT transistor was studied. Simulations showed that the thermal conductivity of the substrate material significantly affects the characteristics of the transistor. For Al₂O₃ substrate, with the lowest thermal conductivity, the lowest value of the output current below 0.75 A/mm and the largest decrease in drain current at high values of drain-source voltage (V DS) was obtained.