ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН English Войти Подать статью
Журнал радиоэлектроники Электронный научный журнал · eISSN 1684-1719
2025, № 3 · ФИЗИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ЭЛЕКТРОНИКИ

Особенности измерения теплового сопротивления мощных СВЧ-транзисторов на GaN

В.И. Смирнов1,2, А.А. Гавриков1, И.В. Шуков3, А.А. Шалаевский3,4, В.Ф. Нейчев2

1 УФИРЭ им. В.А. Котельникова РАН, Ульяновск, Россия
2 Ульяновский государственный технический университет, Ульяновск, Россия
3 АО «Светлана-Рост», Санкт-Петербург, Россия
4 Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет (ЛЭТИ) им. В.И. Ульянова (Ленина), Санкт-Петербург, Россия
Полный текст DOI: 10.30898/1684-1719.2025.3.13 УДК 681.518.3 EDN HSRDCI

Аннотация

Представлены результаты измерений теплового сопротивления нитрид-галлиевых НЕМТ-транзисторов двух типов: с гетеропереходом и МДП-структурой в цепи затвора. Для транзисторов с гетеропереходом в качестве температурочувствительного параметра (ТЧП) использовано напряжение на затворе UЗИ, а для транзисторов с МДП-структурой - напряжение между стоком и истоком UСИ. Измерение теплового сопротивления осуществлялось стандартным методом с использованием нагрева транзисторов импульсами тока постоянной длительности и модуляционным методом, в котором нагрев транзисторов производился переменной мощностью с гармоническим законом модуляции. Результаты измерений хорошо согласуются между собой, что указывает на корректность использования модуляционного метода. Достоинством модуляционного метода является возможность измерения компонент теплового сопротивления, связанного с особенностями конструкции объекта измерения.

  • теплоэлектрические процессы
  • тепловое сопротивления
  • СВЧ транзисторы
  • нитрид галлия
  • модуляционный метод
Abstract (in English)

Features of measuring thermal resistance of high-power microwave transistors on GaN

The results of measurements of thermal resistance of gallium nitride HEMT transistors of two types are presented: with a heterojunction and an MIS structure in the gate circuit. For transistors with a heterojunction, the gate voltage UGS was used as a temperature-sensitive parameter (TSP), and for transistors with an MIS structure, the voltage between the drain and source UDS was used. The thermal resistance was measured by a standard method using transistor heating by current pulses of constant duration and a modulation method in which the transistors were heated by variable power with a harmonic modulation law. The measurement results are in good agreement with each other, which indicates the correctness of using the modulation method. The advantage of the modulation method is the ability to measure the components of thermal resistance associated with the design features of the measurement object.

Для цитирования

Смирнов В.И., Гавриков А.А., Шуков И.В., Шалаевский А.А., Нейчев В.Ф. Особенности измерения теплового сопротивления мощных СВЧ-транзисторов на GaN // Журнал радиоэлектроники. – 2025. – № 3. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2025.3.13

Литература

  1. Юнович А.Э. Светодиоды на основе гетероструктур из нитрида галлия и его твердых растворов // Светотехника. - 1996. - №. 5/6. - С. 2-7.
  2. Перссон Э., Рентюк В. Преимущества использования нитрид-галлиевых транзисторов в силовой электронике // Силовая электроника. - 2015. - Т. 3. - №. 54. - С. 6-8.
  3. Гольцова М. Moщные GaN-транзисторы. Истинно революционная технология // Электроника: наука, технология, бизнес. - 2012. - №. 4. - С. 86-101.
  4. Лидоу А., Стридом Й. Рейш Д. Технология GaN быстро завоевывает новые рынки // Компоненты и технологии. 2014. № 9. С. 155-158.
  5. ГОСТ 19656.15-84. Диоды полупроводниковые СВЧ. Методы измерения теплового сопротивления переход-корпус и импульсного теплового сопротивления. М.: Изд-во стандартов. 1984. 21 с.
  6. Thermal Impedance Measurements for Vertical Power MOSFETs (Delta Source-Drain Voltage Method). JEDEC JESD24-3 standard
  7. Thermal Impedance Measurement for Insulated Gate Bipolar Transistors - (Delta VCE(on) Method). JEDEC JESD24-12 standard
  8. Thermal Impedance Measurements for Bipolar Transistors (Delta Base-Emitter Voltage Method). JEDEC JESD24-4 standard
  9. Егоркин В. и др. Нормально-закрытый транзистор с затвором p-типа на основе гетероструктур AlGaN/GaN // Известия высших учебных заведений. Электроника. - 2020. - Т. 25. - №. 5. - С. 391-401.
  10. Ерофеев Е.В. и др. Мощные GaN-транзисторы с подзатворной областью на основе МДП-структур // Физика и техника полупроводников. - 2017. - Т. 51. - №. 9. - С. 1278-1281.
  11. Бондарь Д.М. Полупроводниковая микроэлектроника - 2021 г. Часть 2. SiC и GaN - основа новой силовой электроники настоящего и будущего // Электронные компоненты. 2022. №1. С. 6-16.
  12. АО "Воронежский Завод Полупроводниковых Приборов - Сборка" [web]. Дата обращения 30.11.2024. URL: https://eandc.ru/techinfo/vzpp.pdf
  13. Smirnov V.I., Sergeev V.A., Gavrikov A.A., Kulikov A.A. Measuring thermal resistance of GaN HEMT transistors // IEEE Transactions on Electron Devices. 2020. V. 67. №10. P. 4112-4117.
  14. Смирнов В.И. и др. Измерение теплового импеданса мощных транзисторов // Радиотехника. - 2017. - №. 6. - С. 83-90.
  15. Oettinger F., Blackburn D. Thermal resistance measurements // U.S. Government Printing Of ce. 1990. 72 p.
  16. ОСТ 11 0944-96. Микросхемы интегральные и приборы полупроводниковые. Методы расчета, измерения и контроля теплового сопротивления. - М.: ГУП НПП Пульсар. 1997. 110 с.
  17. Смирнов В.И. и др. Сравнительный анализ стандартного и модуляционного методов измерения теплового сопротивления мощных биполярных транзисторов // Журнал радиоэлектроники. - 2019. - №. 1. - С. 6-6.