GaN-transistorien kanavaresistanssi-ilmiöiden mittaus

Abstract

Galliumnitriditransistoriin (GaN) kohdistuva jänniterasitus aiheuttaa transistorin kanavaresistanssin kasvamisen, jota kutsutaan current collapse -ilmiöksi. Tätä ilmiötä tutkittiin aiheuttamalla GaN-transistoriin 400 voltin jänniterasituksia muutamalla eri kytkentätaajuudella ja rasitusajalla sekä mittaamalla jänniterasituksen jälkeen kanavaresistanssia. Työssä esitellään ilmiön tutkimiseksi rakennettu prototyyppi sekä käytetty mittalaite ja arvioidaan mittauksen epävarmuuslähteitä. Kanavaresistanssin havaittiin kasvavan suurimmillaan n. 18% 50 Hz:n taajuudella. Mittauksin todennettiin, että kanavaresistanssiin ei aiheutunut pysyviä muutoksia, vaan se palautui jänniterasituksen jälkeen normaaliksi. Mittausjärjestelyn havaittiin soveltuvan hyvin kanavaresistanssin suhteellisen muutoksen tutkimiseen, mutta mittaustarkkuudessa absoluuttisen kanavaresistanssin vertailemiseksi datalehden arvoon olisi parantamisen varaa.

When a voltage stress is applied to a GaN transistor, the on-state resistance of the transistor increases. This is called the current collapse phenomenon. A prototype was built to study the current collapse phenomenon caused by a voltage stress in a transistor. The prototype and the measurement equipment applied in the study were discussed and the measuring uncertainty was estimated. In the study, a GaN transistor was tested by switching the transistor at different frequencies under a 400V voltage stress. After the voltage stress, the on-state resistance was measured. It was found that the current collapse phenomenon had the most significant effect after a voltage stress at 50 Hz when the on-state resistance was increased by approximately 18%. It was shown by measurements that the increased on-state resistance is fully recovered in a short period of time.