9月13-14日，“2021中國（南京）功率與射頻半導體技術市場應用峰會（CASICON 2021）”在南京召開。本屆峰會由半導體產業(yè)網、第三代半導體產業(yè)主辦，并得到了南京大學、第三代半導體產業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟的指導。
會上，美國弗吉尼亞理工大學電力電子系統(tǒng)中心助理研究員張宇昊帶來了題為“SiC MOSFET 和 GaN HEMT 在過壓開關中的堅固性”的主題報告，在電力電子系統(tǒng)中，負載端的浪涌能量以及串聯(lián)開關的電壓分配不均常常造成器件在開關過程中承受超過額定電壓的瞬態(tài)過壓。功率器件在開關過程中承受反復瞬態(tài)過壓的能力是其魯棒性的關鍵指標之一。
報告指出，其團隊工作創(chuàng)新性地研究了商用碳化硅和氮化鎵器件在反復過壓開關中的魯棒性，包括失效和老化過程及機理。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用中經歷的高開關頻率及電壓轉化速率(dv/dt)，并檢測器件在百萬次量級過壓開關過程中的老化過程。研究工作創(chuàng)新性地發(fā)現(xiàn)了: （a）碳化硅器件在瞬態(tài)過壓開關中新的老化機制；（b）氮化鎵器件和碳化硅器件在過壓失效過程中的不同機理；（c）氮化鎵器件在過壓開關中的老化機理及其與碳化硅器件的不同。這些結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等應用中的監(jiān)測和保護提供了新的理解和指導。
嘉賓簡介
張宇昊現(xiàn)在是美國弗吉尼亞理工大學電力電子研究中心(Center for Power Electronics Systems, CPES)助理教授，并領導該中心的器件和功率半導體研究。該中心由Fred Lee創(chuàng)立，現(xiàn)得到超過80家公司的資助，擁有電力電子領域基于高校的最大的產業(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體材料、器件封裝、以及電力電子應用。張宇昊已發(fā)表文章90余篇，涵蓋多個領域（IEDM, EDL, APL, T-PEL, JESTPE, APEC, IRPS, Nature等），并有4個已經授權的美國專利。并獲得2017年麻省理工學院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：
[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.
[4] J. P. Kozak, R. Zhang, J. Liu, K. D. T. Ngo, and Y. Zhang, “Degradation of SiC MOSFETs under High-Bias Switching Events,” IEEE J. Emerg. Sel. Top. Power Electron., early access, 2021, doi: 10.1109/JESTPE.2021.3064288.
