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1. 研究目的与意义（文献综述）
硅功率器件一直都在电子电力行业得到广泛地应用，对硅基器件的研究也有质的飞越，但是硅本身的物理性能有局限性如禁带宽度小、临界击穿电场低，改善器件结构并不能完全弥补硅器件自身的缺陷，所以对硅基器件的性能开发已经逼近硅材料的理论极限[1]，需要新型材料来代替硅制成器件。gan是近20年的研究热点，由于gan具有的宽禁带特征且高的击穿电场[4,8]，被认为是可以应用于电力电子领域理想的可替代的材料。不仅如此，gan与algan形成异质结后会形成高的二维电子气密度，故使用该异质结制成器件具有高峰值电子迁移速率和高的电子饱和速率的优点[2]。近些年来，gan的高电子迁移率的晶体管（hemt）受到了国内外的广泛关注。这样的器件被广泛用于功率器件和射频器件[9,11]。现在研究主要是使用sic、蓝宝石以及si作为gan功率器件的基底[5]。考虑到si基底以其较低的价格优势以及其在高温下具有的良好的稳定性，使用si基底使得gan器件在工业化生产中具有大批量生产的前景[3]，故本文以si基上的gan功率器件为对象进行研究。
现在国内外对于这种新型器件还没有进行大规模的商用[6]，故在其大规模制造之前要考虑其长期可靠性。其中静电放电效应（esd）是影响这些电子器件可靠性的重要因素[7]。目前c.qiang，s.parthasarathy等专家组成的研究小组发现gan功率器件在这样的加高电场的情况下，器件自身会发生反向压电极化效应和热载流子陷入效应[16]，导致器件的稳定性不理想。所以esd的保护问题需要被重视起来。esd的主要模型有人体模型(hbm)、机器模型（mm）以及充电器件模型（mm）[10]。由于hbm模型是器件最基本的esd模型，故本文针对gan器件的hbm模型进行研究，要求其能满足最基本的条件——能承受1kv的hbm下的静电放电冲击。
目前针对gan功率器件的esd防护的研究还处于初步阶段，国内外的研究较少。2005年p.ersland、s.somistetty等研究人员和2007年p.shangkun、y.seok-oh有使用堆叠的gan的肖特基二极管作为gan的增强型和耗尽型的hemt的esd保护电路[13,14]，2007年s.muthukrishan等研究人员使用单栅的耗尽型高电子迁移率晶体管（phemt）作为esd闸[15]，将其用于增强型和耗尽型器件的保护中，2012年qiang cui、shuyun zhang 等研究人员提出使用多栅的phemt作为增强型hemt的esd保护闸[12]，同年cui q , zhang s提出了一种针对耗尽型的hemt[6]，使用多栅的phemt作为其esd保护闸。其中gan肖特基二极管为最基本的esd防护器件，本文通过改变肖特基二极管的性质来进一步研究影响肖特基二极管esd鲁棒性的因素并分析影响其esd鲁棒性的机理。
2. 研究的基本内容与方案
本文对si基gan的功率器件的esd防护进行研究，要求设计并仿真出能够在hbm的esd模型下承受1kv的静电压力的esd电路，即其二次击穿电流至少为0.67a。本文采用的方法为：以当前gan肖特基二极管用作esd保护闸的研究为基础，通过调整该器件的参数来达到控制esd保护闸的击穿电流的目的。
采用gan的肖特基二极管作为gan的保护电路时，其击穿电流约为1.2a，即能承受hbm下的1.8kv的电压[5]，满足本文的设计要求。但本文拟在该要求上进行进一步的研究与优化，分析各个参数的调整对该esd保护电路的性能的影响。
肖特基二极管的结构图如下：
3. 研究计划与安排
第1周—第1周 搜集资料，gan基本性能的调查， 英文资料翻译；
第2周—第2周 algan/gan异质结的调查，英文资料翻译；
第3周—第3周 algan/gan器件的调查，英文资料翻译，撰写开题报告；
4. 参考文献（12篇以上）
1.陈协助. 基于algan/gan异质结的esd防护器件研究[d]. 2016.
2.施媛媛. 硅基gan功率器件缺陷相关可靠性机理研究[d].电子科技大学,2019.
3.张安邦. 硅基algan/gan功率二极管研究[d].电子科技大学,2019.
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