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게이트 필드플레이트 구조 최적화를 통한 AlGaN/GaN HEMT 의 항복전압 특성 향상
Improving The Breakdown Characteristics of AlGaN/GaN HEMT by Optimizing The Gate Field Plate Structure 원문보기

電子工學會論文誌. Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea. SD, 반도체, v.48 no.5 = no.407, 2011년, pp.1 - 5  

손성훈 (고려대학교 전기전자전파공학과) ,  김태근 (고려대학교 전기전자전파공학과)

초록
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본 논문에서는 AlGaN/GaN HEMT의 항복 전압 특성 향상을 위해 2차원 소자 시뮬레이터를 통하여 게이트 필드 플레이트 구조를 최적화하였다. 필드플레이트 길이, 절연체 종류, 절연체 두께 변화 등의 세가지 변수를 이용하여 시뮬레이션을 진행하였으며 그에 따른 전기장 분포의 변화와 항복전압 특성을 확인하였다. 필드플레이트 구조를 최적화 시킴으로서 게이트 에지부분과 필드플레이트 에지부분에 집중 되어있던 전기장이 효과적으로 분산된다. 그에 따라 애벌런치 효과가 줄어들게 되어 항복전압 특성이 향상된다. 결론적으로 최적화된 게이트 필드플레이트 구조는 일반적인 구조에 비해 항복특성을 약 300% 이상 향상시킬 수 있다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, we optimize the gate field plate structure to improve breakdown characteristics of AlGaN/GaN HEMT by two-dimensional device simulator. We have simulated using three parameters such as field-plate length, types of insulator, and insulator thickness and thereby we checked change of the ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 고전압/고출력 소자로 동작하는 AlGaN/GaN HEMT 소자의 항복전압 특성을 향상시키기 위해 2차원 전산모사를 통하여 필드플레이트 구조에서의 필드플레이트 길이, 절연체 종류, 절연체 두께 등에 따른 항복특성의 경향성을 확인하고 이를 바탕으로 게이트 필드플레이트 구조를 최적화 하였다. 필드플레이트 길이가 증가할수록 항복전압 특성이 향상되지만 길이가 1.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
갈륨나이트라이드의 어떤 특징으로 인해 고출력 고주파 소자에 매우 적합한가? 그에 따라 고도의 정보처리 기술이 가능한 고출력/고주파 소자의 필요성이 증가하고 있다.[1~2] 이러한 전력증폭기에 사용되는 갈륨나이트라이드 (GaN) 물질은 기존의 Si 및 GaAs 물질 보다큰 에너지 밴드갭과 높은 열전도도 등의 특징을 가져 고출력/고주파 소자에 매우 적합하여 전 세계적으로 활발히 연구가 진행되고 있다.[3]
고전자 이동도 트랜지스터의 특성은? AlGaN/GaN 이종접합을 이용한 고전자 이동도 트랜지스터(HEMT)는 두 물질간의 계면에서 전도대의 불연속성으로 인해 생성되는 이차원 전자가스 채널(2 dimensional electron gas, 2DEG)을 이용하기 때문에 높은 전자이동도, 높은 항복전압 특성을 가지게 된다.
필드플레이트 구조 최적화 실험 결과 AlGaN/GaN HEMT 소자의 최적값은? 3 um에 이르게 되면 더 이상 향상되지 않는다. 따라서 본 소자에서는 1.3 um가 최적값으로 사료된다. 또한 유전상수가 7.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (7)

  1. 김재무, 김수진, 김동호, 정강민, 최홍구, 한철구, 김태근, "사다리꼴 게이트 구조를 갖는 고내압 AlGaN/GaN HEMT", 전자공학회논문지-SD, 제46권, 제 4호, pp. 10-14, April 2009. 

  2. 정강민, 김수진, 김재무, 김희동, 김태근, "AlGaN/GaN HEMT의 분극현상에 대한 3D 시뮬레이션", 전자공학회논문지-SD, 제 47권, 제 10호, pp. 23-28, Oct. 2010. 

  3. Wu Y F, Saxler A, Moore M, Smith R P, Sheppard S, Chavarkar P M, Wisleder T, Mishra U K and Parikh P, "30-W/mm GaN HEMTs by field plate optimization", IEEE Electron Device Lett. 25, pp. 117-119, March 2004. 

  4. S.K. Davidsson, M. Gurusinghe, T.G. Andersson and H. Zirath, "The influence of composition and unintentional doping on the two-dimensional electron gas density in AlGaN/GaN heterostructure", Journal of Electronic Materials. 33, pp. 440-444, 2004. 

  5. Shreepad Karmalkar and Umesh K.Mishra, "Enhancement of breakdown voltage in AlGaN/GaN High Electron Mobility Transistors Using a Field Plate", IEEE transactions on electron devices, Vol. 48, No. 8, pp. 1515-1521, 2001. 

  6. Device simulation software Atlas, Atlas User's Manual, Silvaco international (2007). 

  7. S. Selberherr, "Analysis and Simulation of Semiconductor Devices", Springer-Verlag, Wien-New York. 1984. 

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