2019年,浙江大學的Shu Yang等人在《IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics》上發表了一篇關于GaN(氮化鎵)功率器件動態導通電阻(Dynamic On-Resistance, RON)的研究論文。該文深入探討了GaN功率器件中動態導通電阻退化的機制、表征方法、建模技術以及解決方案。研究指出,動態導通電阻的增加主要源于緩沖層陷阱效應、表面陷阱效應和柵極不穩定性。通過TCAD模擬和高壓背柵測量,作者分析了緩沖層中接受體和施主陷阱的動態特性對動態RON的影響,并發現緩沖層中的空間電荷分布對2DEG(二維電子氣)導電性有顯著調制作用。此外,研究還表明,柵極區域的電子陷阱會導致閾值電壓(VTH)正向偏移,進而增加動態RON。作者綜述了晶圓級和板級動態RON表征技術,包括脈沖I-V測量和雙脈沖測試(DPT),并提出了一種基于RC網絡的行為模型來模擬動態RON退化。該模型通過修改柵極電壓來反映動態RON變化,為電路分析提供了有效工具。文章還討論了多種提升GaN器件動態性能的技術方案,包括緩沖層工程、垂直GaN-on-GaN器件技術以及柵極驅動優化。研究結果表明,通過引入正電荷補償、優化緩沖層結構以及采用垂直GaN器件,可以顯著抑制動態RON退化。這些發現對GaN功率器件的設計、優化和應用具有重要的理論和實際意義,為提升其在高頻高功率密度電力電子系統中的