针对总剂量效应4H-SiC功率器件的加固设计方法
电子技术应用
王金龙1，孙锴2
1.中国科学院大学 集成电路学院；2.中国科学院微电子研究所
摘要：介绍了总剂量效应对4H-SiC功率器件的影响以及对应的加固方案。首先介绍了4H-SiC功率器件的电气特性以及工作时面临的辐照环境。接着根据辐射对器件特性的影响，识别辐射缺陷，并建立了退化机制。然后，分析了单极性器件和双极性器件的辐照的特性。最后，针对器件在辐照环境中的退化机理，分别从工艺、器件结构、版图与电路方面提出了加固设计方法。
中图分类号：TN402 文献标志码：A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.245686
中文引用格式：王金龙，孙锴. 针对总剂量效应4H-SiC功率器件的加固设计方法[J]. 电子技术应用，2025，51(2)：29-35.
英文引用格式：Wang Jinlong，Sun Kai. Reinforcement design method for 4H-SiC power devices targeting total dose effect[J]. Application of Electronic Technique，2025，51(2)：29-35.
中文引用格式：王金龙，孙锴. 针对总剂量效应4H-SiC功率器件的加固设计方法[J]. 电子技术应用，2025，51(2)：29-35.
英文引用格式：Wang Jinlong，Sun Kai. Reinforcement design method for 4H-SiC power devices targeting total dose effect[J]. Application of Electronic Technique，2025，51(2)：29-35.
Reinforcement design method for 4H-SiC power devices targeting total dose effect
Wang Jinlong1，Sun Kai2
1.College of Integrated Circuits， University of Chinese Academy of Sciences； 2.Institute of Microelectronics of the Chinese Academy of Sciences
Abstract：This article introduces the impact of total dose effect on 4H-SiC power devices and corresponding reinforcement schemes. Firstly, the electrical characteristics of 4H-SiC power devices and the radiation environment they face during operation were introduced. Then, based on the impact of radiation on device characteristics, radiation defects were identified and degradation mechanisms were established. Next, the irradiation characteristics of unipolar and bipolar devices were analyzed. Finally, reinforcement design methods were proposed from the aspects of process, device structure, layout, and circuit to address the degradation mechanism of devices in irradiation environments.
Key words :4H-SiC；TID；circuit reinforcement
引言
SiC作为宽禁带开云棋牌官网在线客服材料，与传统开云棋牌官网在线客服材料Si相比具有更高的电子迁移率、更高的击穿电场、更高的热导率和更低的介电常数等优点。近几年来SiC逐渐取代Si材料成为耐高温、高压、低功耗和更高的开关速度的优异材料。在SiC功率器件逐渐取代Si器件的趋势下，其应用越来越广泛，这意味着其需要在各种各样的环境下稳定工作，因此恶劣环境下的可靠性研究至关重要。SiC功率器件在航天方面的应用越来越多，然而在太空环境下由于有大量的宇宙射线，宇宙射线会射入开云棋牌官网在线客服材料中积累大量的电荷，产生总剂量效应导致器件功能下降甚至失效，因此在辐照环境下研究开云棋牌官网在线客服器件的可靠性至关重要。市场上出现了新型 SiC 功率元件：结势垒肖特基(JBS)二极管和场效应晶体管（MOSFET）、结型场效应晶体管(JFET)和PiN二极管，然而，有关其抗辐射性的信息非常缺乏。因此本文来探究其抗辐射的原理。4H-SiC材料与传统的Si材料的特性比较如表1所示[1]。
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作者信息：
王金龙1，孙锴2
（1.中国科学院大学 集成电路学院，北京 100029；
2.中国科学院微电子研究所，北京 100029）
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