• 제목/요약/키워드: Baliga Figure of Merit

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고전압 4H-SiC DiMOSFET 제작을 위한 최적화 simulation (Optimization simulation for High Voltage 4H-SiC DiMOSFET fabrication)

  • 김상철;방욱;김남균;김은동
    • 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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    • 한국전기전자재료학회 2004년도 하계학술대회 논문집 Vol.5 No.1
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    • pp.353-356
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    • 2004
  • This paper discribes the analysis of the I-V characteristics of 4H-SiC DiMOSFET with single epi-layer Silicon Carbide has been around for over a century. However, only in the past two to three decades has its semiconducting properties been sufficently studied and applied, especially for high-power and high frequency devices. We present a numerical simulation-based optimization of DiMOSFET using the general-purpose device simulator MINIMIS-NT. For simulation, a loin thick drift layer with doping concentration of $5{\times}10^{15}/cm^3$ was chosen for 1000V blocking voltage design. The simulation results were used to calculate Baliga's figure of Merit (BFOM) as the criterion structure optimization and comparison.

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Current Spreading Layer를 도입한 4.5 kV 4H-SiC MOSFET의 설계 및 최적화 (Design and Optimization of 4.5 kV 4H-SiC MOSFET with Current Spreading Layer)

  • 조영훈;이형진;이희재;이건희;구상모
    • 전기전자학회논문지
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    • 제26권4호
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    • pp.728-735
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    • 2022
  • 이번 연구에서 우리는 낮은 온 저항을 위해 p-well 영역 아래에 도입된 전류 확산층을 변화시켜 고전압 4H-SiC 전력 Diffused MOSFET(DMOSFET)에 대해 연구했다. Current Spreading Layer(CSL)의 두께(TCSL)를 0~0.9 um, CSL의 도핑 농도(NCSL)를 1~5×1016 cm-3으로 변화시키면서 소자의 전기적 특성을 분석하였다. TCAD 2D-simulation을 통해 최적화되었으며 CSL이 온 저항을 낮추는 것뿐만 아니라 항복전압도 낮춤으로써 CSL의 최적화의 중요성을 확인하였다. 최적화된 구조는 59.61 mΩ·cm2의 온저항, 5 kV의 항복전압, 0.43 GW/cm2의 Baliga's Figure of Merit(BFOM)을 보여주었다.

4H-SiC MPS 다이오드의 P 영역 최적화에 관한 연구 (A Study on Optimization of the P-region of 4H-SiC MPS Diode)

  • 정세웅;김기환;김소망;박성준;구상모
    • 전기전자학회논문지
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    • 제20권2호
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    • pp.181-183
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    • 2016
  • 탄화규소(Silicon Carbide) 기반의 1200 V급 Merged Pin Schottky(MPS) 다이오드의 구조를 2D-atlas simulation tool을 사용하여 최적화 및 설계하였다. 최적화된 항복전압과 온-저항 값을 얻기 위해 본 소자에서 중요한 파라미터인 P-Grid의 도핑농도와 에피층의 도핑농도를 각각 $2{\sim}10{\times}10^{17}cm^{-3}$, $2{\sim}10{\times}10^{16}cm^{-3}$으로 변화시키면서 소자의 전기적 특성을 분석하였으며, 그 후 P-Grid의 Space값을 $1{\sim}5{\mu}m$로 설계하여 이에 따른 항복전압과 온-저항의 값을 확인하였다. 항복전압과 온-저항은 서로 trade-off 관계에 있기 때문에 각 변수에서 도출된 값들을 Baliga's Figure Of Merit (BFOM)식에 대입하여 비교하였다. 그 결과 고전압 소자에 적용 가능한 1200 V급 4H-SiC MPS다이오드를 최적화 및 설계를 도출하였다.

P-Emitter의 길이, 구조가 Asymmetric SiC MOSFET 소자 성능에 미치는 영향 (Effect of P-Emitter Length and Structure on Asymmetric SiC MOSFET Performance)

  • 김동현;구상모
    • 한국전기전자재료학회논문지
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    • 제33권2호
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    • pp.83-87
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    • 2020
  • In this letter, we propose and analyze a new asymmetric structure that can be used for next-generation power semiconductor devices. We compare and analyze the electrical characteristics of the proposed device with respect to those of symmetric devices. The proposed device has a p-emitter on the right side of the cell. The peak electric field is reduced by the shielding effect caused by the p-emitter structure. Consequently, the breakdown voltage is increased. The proposed asymmetric structure has an approximately 100% higher Baliga's figure of merit (~94.22 MW/㎠) than the symmetric structure (~46.93 MW/㎠), and the breakdown voltage of the device increases by approximately 70%.

고유전율 필드 플레이트를 적용한 β-Ga2O3 쇼트키 장벽 다이오드 (Vertical β-Ga2O3 Schottky Barrier Diodes with High-κ Dielectric Field Plate)

  • 박세림;이태희;김희철;김민영;문수영;이희재;변동욱;이건희;구상모
    • 한국전기전자재료학회논문지
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    • 제36권3호
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    • pp.298-302
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    • 2023
  • In this paper, we discussed the effect of field plate dielectric materials such as silicon dioxide (SiO2), aluminum oxide (Al2O3), and hafnium oxide (HfO2) on the breakdown characteristics of β-Ga2O3 Schottky barrier diodes (SBDs). The breakdown voltage (BV) of the SBDs with a field plate was higher than that of SBDs without a field plate. The higher dielectric constant of HfO2 contributed to the superior reduction in electric field concentration at the Schottky junction edge from 5.4 to 2.4 MV/cm. The SBDs with HfO2 field plate showed the highest BV of 720 V, and constant specific on-resistance (Ron,sp) of 5.6 mΩ·cm2, resulting in the highest Baliga's figure-of-merit (BFOM) of 92.0 MW/cm2. We also investigated the effect of dielectric thickness and field plate length on BV.