垂直GaN JFET的动态性能

图2：额定电压为650V时，（a）SiC MOSFET、（b）GaN JFET、（c）GaN SP-HEMT、（d）1200V GaN JFET的提取动态R_ON及归一动态R_ON与3μs脉宽V_IN的关系。（e）和（f）1200V GaN JFET在800V V_IN（10A稳态）下的动态R_ON性能分别与1μs脉冲峰值漏极电流和T_C（有/无冷却）的关系。

研究人员使用带主动测量电路的连续硬开关双脉冲测试（DPT）来评估动态R_ON性能（图2）。器件组装在双扁平无引线（DFN）封装中，外壳温度（T_C）通过热成像来确定。比较器件SiC MOSFET和GaN SP-HEMT采用了风扇冷却，而GaN JFET未采用风扇冷却。根据测量T_C时的静态R_ON，对R_ON值进行归一化处理。

研究人员评论道：“结果显示，650V和1200V GaN JFET均无动态R_ON。”

研究人员还进行了静态应力测试，以确定R_ON值和V_TH值的稳定性，这一点与功率器件大多处于关断状态的应用场景相关。1200V JFET的V_TH值和R_ON值最大偏移分别为0.05%和1.38%。相比之下，650V GaN SP-HEMT的对应偏移分别为20%和10%。

研究人员还比较了JFET和HEMT结构的模拟结果，以分析动态R_ON和静态稳定性能的差异。研究团队认为，关键区别在于峰值电场的位置（通常在边缘终端附近）。HEMT结构中，峰值电场距离器件表面只有20-30nm，而在JFET中，峰值电场埋在距离器件表面约1μm的地方。研究人员认为，由于块状GaN上生长的外延层缺陷密度较低，很大程度上抑制了表面陷阱和缓冲陷阱，减少了状态变化的延迟，进而几乎消除了GaN JFET中的动态R_ON。

研究人员补充说：“最后，JFET中的原生p-n结栅极无禁带不连续性，与HEMT中的p-GaN/AlGaN/GaN异质栅极（特别是SP-HEMT中p-GaN的肖特基接触）相比，能够实现更高效的载流子供应或提取。”