9月13-14日，“2021中國（南京）功率與射頻半導(dǎo)體技術(shù)市場應(yīng)用峰會（CASICON 2021）”在南京召開。本屆峰會由半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)網(wǎng)、第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)主辦，并得到了南京大學(xué)、第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟的指導(dǎo)。
會上，美國弗吉尼亞理工大學(xué)電力電子系統(tǒng)中心助理研究員張宇昊帶來了題為“SiC MOSFET 和 GaN HEMT 在過壓開關(guān)中的堅固性”的主題報告，在電力電子系統(tǒng)中，負(fù)載端的浪涌能量以及串聯(lián)開關(guān)的電壓分配不均常常造成器件在開關(guān)過程中承受超過額定電壓的瞬態(tài)過壓。功率器件在開關(guān)過程中承受反復(fù)瞬態(tài)過壓的能力是其魯棒性的關(guān)鍵指標(biāo)之一。
報告指出，其團(tuán)隊工作創(chuàng)新性地研究了商用碳化硅和氮化鎵器件在反復(fù)過壓開關(guān)中的魯棒性，包括失效和老化過程及機(jī)理。與之前的靜態(tài)魯棒性表征手段（如HTRB, high-temperature reverse-bias）不同的是，研究搭建了基于電路的過壓表征平臺，可模擬器件在實際應(yīng)用中經(jīng)歷的高開關(guān)頻率及電壓轉(zhuǎn)化速率(dv/dt)，并檢測器件在百萬次量級過壓開關(guān)過程中的老化過程。研究工作創(chuàng)新性地發(fā)現(xiàn)了: （a）碳化硅器件在瞬態(tài)過壓開關(guān)中新的老化機(jī)制；（b）氮化鎵器件和碳化硅器件在過壓失效過程中的不同機(jī)理；（c）氮化鎵器件在過壓開關(guān)中的老化機(jī)理及其與碳化硅器件的不同。這些結(jié)果對兩種主流的寬禁帶功率器件在電動汽車逆變器和電網(wǎng)等應(yīng)用中的監(jiān)測和保護(hù)提供了新的理解和指導(dǎo)。
嘉賓簡介
張宇昊現(xiàn)在是美國弗吉尼亞理工大學(xué)電力電子研究中心(Center for Power Electronics Systems, CPES)助理教授，并領(lǐng)導(dǎo)該中心的器件和功率半導(dǎo)體研究。該中心由Fred Lee創(chuàng)立，現(xiàn)得到超過80家公司的資助，擁有電力電子領(lǐng)域基于高校的最大的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟之一。
張宇昊研究興趣包括功率器件、寬禁帶和超寬禁帶半導(dǎo)體材料、器件封裝、以及電力電子應(yīng)用。張宇昊已發(fā)表文章90余篇，涵蓋多個領(lǐng)域（IEDM, EDL, APL, T-PEL, JESTPE, APEC, IRPS, Nature等），并有4個已經(jīng)授權(quán)的美國專利。并獲得2017年麻省理工學(xué)院Microsystems Technology Laboratories最佳博士論文獎、2019年IEEE George Smith Award (IEEE EDL年度最佳論文獎)、2020年IEDM Co
nference Highlight榮譽、2021年美國Natio
nal Science Foundation CAREER獎、2021年弗吉尼亞理工優(yōu)秀助理教授獎。其博士生獲得2021 APEC最佳報告獎、2021 IEEE Power Electro
nics Society最佳博士論文獎等獎項。
參考文獻(xiàn)：
[1] R. Zhang, J. P. Kozak, M. Xiao, J. Liu, and Y. Zhang, “Surge-Energy and Overvoltage Ruggedness of P-Gate GaN HEMTs,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 35, no. 12, pp. 13409–13419, Dec. 2020, doi: 10.1109/TPEL.2020.2993982.
[2] R. Zhang, J. P. Kozak, Q. Song, M. Xiao, J. Liu, and Y. Zhang, “Dynamic Breakdown Voltage of GaN Power HEMTs,” in 2020 IEEE International Electron Devices Meeting (IEDM), Dec. 2020, p. 23.3.1-23.3.4. doi: 10.1109/IEDM13553.2020.9371904.
[3] J. P. Kozak, R. Zhang, Q. Song, J. Liu, W. Saito, and Y. Zhang, “True Breakdown Voltage and Overvoltage Margin of GaN Power HEMTs in Hard Switching,” IEEE Electron Device Lett., vol. 42, no. 4, pp. 505–508, Apr. 2021, doi: 10.1109/LED.2021.3063360.
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