Simulation Study of Single-Event Effects for the 4H-SiC VDMOSFET With Ultralow On-Resistance

碳化硅 MOSFET 材料科学 场效应晶体管 电气工程 晶体管 分析化学(期刊) 粒子物理学 数学 物理 工程类 电压 化学 有机化学 冶金
作者
Jian-cheng Zhou,Ying Wang,Xingji Li,Jianqun Yang,Meng-Tian Bao,Fei Cao
出处
期刊:IEEE Transactions on Electron Devices [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:69 (6): 3283-3289 被引量:15
标识
DOI:10.1109/ted.2022.3166122
摘要

Silicon carbide (SiC) vertical-diffused metal oxide field transistor (VDMOSFET) is an important power device for aerospace application. However, it is sensitive to heavy particles radiation in space which can cause catastrophic single-event effects (SEEs). In this article, a method of SEE hardening at a high linear energy transfer (LET) value range is studied to the 1.2 kV-rated SiC VDMOSFET by the 2-D numerical simulator SILVACO TCAD. Simulation results illustrate that, compared with the VDMOSFET which only has four buffer (FB-VDMOSFET) layers, the improved MOSFET could increase the abilities of single-event burnout (SEB) and the single-event gate rupture (SEGR) of the device effectively. At the same time, the proposed MOSFET has the lower specific ON-resistance ( ${R}_{\text {on, sp}}$ ) at room temperature. As a result, the gate oxide of the FB-VDMOSFET has reached 7.5 MV/cm and the maximum temperature reached 2480 K at a voltage of 600 V and an LET value of 0.5 pC/ $\mu \text{m}$ . However, the maximum temperature of the improved VDMOSFET is 2150 K when ${V}_{\mathrm {DS}}$ = 950 V.

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