SiC 功率 MOSFET 栅漏电流的精确建模
材料科学
2025-12-03 v1 应用物理
摘要
硅碳 (SiC) 金属-氧化-半导体场效应晶体管 (MOSFET) 使高电压和高温功率转换成为可能。与硅器件相比，SiC 器件因其界面处硅碳和非结晶硅氧化物 (a-SiO) 之间的电子隧穿势垒减小而出现显著的栅漏电流。我们发展了一个自洽的、基于物理的仿真框架，将电荷守恒、量子隧穿、载流子输运、雪耳击穿和电荷捕获（包括电子和空穴）耦合在一起。该模型在宽温度（80-573 K）范围内和宽偏置范围内，无需经验拟合即可定量再现测量得到的 SiC 金属-氧化-半导体电容的栅电流-电压特性。仿真表明，a-SiO 中的载流子可触发雪耳击穿，从而产生电子-空穴对，并导致空穴在氧化物 Bulk 中的捕获，从而增强栅漏电流。该框架跨越多个数量级的时间和电场捕获这些耦合过程，为氧化物可靠性提供了预测能力。虽然该方法针对 SiC 器件进行了演示，但也适用于使用相同栅介电材料的 Si 技术。
引用
@article{arxiv.2512.02604,
title = {Accurate Modeling of Gate Leakage Currents in SiC Power MOSFETs},
author = {Ang Feng and Alexander Karl and Dominic Waldhör and Marina Avramenko and Peter Moens and Tibor Grasser},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.02604},
year = {2025}
}