Мощные GaN-транзисторы с подзатворной областью на основе МДП-структур

Транзисторы с высокой подвижностью электронов на основе эпитаксиальных гетероструктур AlGaN/GaN являются перспективной элементной базой для создания устройств силовой электроники следующего поколения. Это обусловлено как высокой подвижностью носителей заряда в канале транзистора, так и высокой электрической прочностью материала, позволяющей достичь высоких напряжений пробоя. Для применения в силовых коммутационных устройствах требуются нормально закрытые GaN-транзисторы, работающие в режиме обогащения. Для создания нормально закрытых GaN-транзисторов чаще всего используют подзатворную область на основе GaN $p$-типа, легированного магнием ($p$-GaN). Однако оптимизация толщины эпитаксиального слоя $p$-GaN и уровня легирования позволяет добиться порогового напряжения отпирания GaN-транзисторов, близкого к $V_{\operatorname{th}}$ = +2 В. В настоящей работе показано, что использование подзатворной МДП-структуры в составе $p$-GaN-транзистора приводит к увеличению порогового напряжения отпирания до $V_{\operatorname{th}}$ = +6.8 В, которое в широком диапазоне будет определяться толщиной подзатворного диэлектрика. Кроме того, установлено, что использование МДП-структуры приводит к уменьшению начального тока транзистора, а также затворного тока в открытом состоянии, что позволит уменьшить потери энергии при управлении мощными GaN-транзисторами.