Gallium Nitride (GaN) based transistors have been in the spotlight for power electronics due to promising properties like high bandgap, high breakdown field, high electron mobility, and high-frequency applications. While there are some commercial devices based on these transistors available, there is still room for improvement in these devices for widespread usage. In this project, GaN-based transistors fabricated at RISE AB were investigated. These devices had previously shown high leakage current. Different approaches taken to reduce the said leakage current were analysed. The main scope of the thesis was static electrical testing of a new batch of these transistors at room temperature, mainly investigating their leakage current. The new transistors were subjected to surface treatments and also a new in-situ dielectric layer was used. The surface treatments did not show much improvement but the in-situ grown dielectric showed almost half of the initial leakage current. In addition to this different device architectures with varying gate length, gate width, and gate to drain distance were tested and compared. It was found that devices with 3 μm gate length and 12 μm gate to drain distance showed the best performance. The blocking characteristic of the transistors was also tested and the devices could withstand up to 350V. Suggestions to further identify the sources of the leakage current are presented. Possible improvement in the design of the transistors to increase the blocking voltage is also described. / Transistorer baserade på galliumnitrid (GaN) har varit i strålkastaren för kraftelektronik på grund av lovande egenskaper som högt bandgap, högt nedbrytningsfält, hög elektronmobilitet. Dessa egenskaper gör materialet synnerligen lämpligt för komponentapplikationer vid höga effekter och, framför allt, höga frekvenser. Även om det finns några kommersiella applikationer baserade på dessa transistorer finns det fortfarande stort utrymme för förbättringar. I detta projekt undersöktes GaN-baserade transistorer tillverkade vid RISE AB. Dessa komponenter hade tidigare visat hög läckström och olika tillvägagångssätt för att minska nämnda läckström har analyserats. Transistorerna i detta projekt var ytbehandlade på ett nytt sätt och dielektirkat i styrelektroden var ocskå tillverkat på ett nytt sätt. Ytbehandlingarna visade inte mycket förbättring men det dielektrikat visade nästan hälften av den initiala läckströmmen. Utöver detta testades och jämfördes olika layouter med varierande geometri, gate-längd, gate-bredd och avstånd mellan gate/source. Det visade sig att komponenter med 3 μm gate-längd och 12 μm mellan gate och drain visade bästa prestanda. Transistorernas blockeringskaraktäristik testades också och visade sig tåla upp till 350V. Förslag för att ytterligare identifiera källorna till läckströmmen presenteras. Eventuell förbättring av utformningen av transistorerna för att öka blockeringsspänningen beskrivs också.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-303862 |
| Date | January 2021 |
| Creators | Arvind, Shikhar |
| Publisher | KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-EECS-EX ; 2021:582 |
Page generated in 0.0045 seconds