Συντάχθηκε 01-04-2026 08:02
Τόπος:
Σύνδεσμος τηλεδιάσκεψης
Έναρξη: 02/04/2026 14:00
Λήξη: 02/04/2026 15:00
ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΚΡΗΤΗΣ
Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών
Πρόγραμμα Προπτυχιακών Σπουδών
ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ
Αναστασίου Γεωργίου
με θέμα
Αξιολόγηση και Μοντελοποίηση Τεχνολογίας SiC MOSFET για Εφαρμογές σε Υψηλές Θερμοκρασίες
Evaluation and Modeling of SiC MOSFET Τechnology for High Temperature Applications
Εξεταστική Επιτροπή
Καθηγητής Ματτίας Μπούχερ (επιβλέπων)
Καθηγητής Κωνσταντίνος Γυφτάκης
Επίκουρος Καθηγητής Γεώργιος Πέππας
Περίληψη
Τα τελευταία χρόνια, οι διατάξεις βασισμένες σε ημιαγωγούς ευρέος ενεργειακού χάσματος (wide bandgap semiconductors) όπως το 4H-SiC, χρησιμοποιούνται ολοένα και περισσότερο σε εφαρμογές ισχύος και υψηλής ϑερμοκρασίας, λόγω του μεγάλου ενεργειακού χάσματος, της αντοχής σε υψηλά ηλεκτρικά πεδία και της βελτιωμένης ϑερμικής τους συμπεριφοράς σε σύγκριση με το πυρίτιο.
Στο πλαίσιο αυτό, η παρούσα διπλωματική εργασία επικεντρώνεται στην αξιολόγηση και μοντελοποίηση MOSFET τεχνολογίας 2μm 4H-SiC για λειτουργία σε αυξημένες ϑερμοκρασίες. Τα υπό μελέτη δείγματα προέρχονται από το Γερμανικό Ερευνητικό Ινστιτούτο Fraunhofer IISB, ενώ οι ηλεκτρικές μετρήσεις πραγματοποιήθηκαν στο εργαστήριο σε ϑερμοκρασιακό εύρος από 25 ⁰C έως 150 ⁰C.
Η εργασία βασίζεται στο μοντέλο EKV για την περιγραφή της λειτουργίας των διατάξεων με έμφαση στη ϑερμοκρασιακή εξάρτηση βασικών φυσικών παραμέτρων και στη βελτίωση της περιγραφής της συμπεριφοράς του καναλιού. Πραγματοποιείται εξαγωγή παραμέτρων από μετρήσεις C–V και I–V, ενώ το Low-Field Mobility εξάγεται προκειμένου να μελετηθεί η μεταβολή της κινητικότητας με την αύξηση της ϑερμοκρασίας και να αξιολογηθεί η επίδραση ϑερμικών φαινομένων στη λειτουργία των διατάξεων.
Η ανάλυση αναδεικνύει διαφοροποίηση στη νόθευση μεταξύ NMOS και PMOS διατάξεων με τις συσκευές PMOS να παρουσιάζουν ενδείξεις Non-Uniform Doping γεγονός που οδηγεί σε επέκταση του βασικού μοντέλου. Το προτεινόμενο μοντέλο επιτυγχάνει βελτιωμένη προσέγγιση με τα πειραματικά δεδομένα και συμβάλλει στην ακριβέστερη κατανόηση της συμπεριφοράς των SiC MOSFET σε συνθήκες υψηλής ϑερμοκρασίας.
Abstract
In recent years, devices based on wide bandgap semiconductors, such as 4H-SiC have been increasingly used in power and high-temperature applications due to their large bandgap, high electric field strength and improved thermal performance compared to silicon.
In this context, the present diploma thesis focuses on the evaluation and modeling of 2μm 4H-SiC MOSFET technology for operation at elevated temperatures. The devices under study were provided by the German Research Institute Fraunhofer IISB and the electrical measurements were performed at the laboratory over a temperature range from 25 ⁰C to 150 ⁰C.
The work is based on the EKV MOSFET model for describing device operation with emphasis on the temperature dependence of key physical parameters and on improving the description of channel behavior. Parameter extraction is performed using C–V and I–V measurements, while the low-field mobility is extracted in order to study how mobility changes with increasing temperature and to evaluate the impact of thermal effects on device performance.
The analysis reveals differences in doping profiles between NMOS and PMOS devices with the PMOS devices showing clear indications of Non-Uniform Doping. This observation leads to an extension of the basic model. The proposed model achieves an improved fit with the experimental data and contributes to a more accurate understanding of the behavior of SiC MOSFETs under high-temperature operating conditions.
