MEASUREMENTS OF CURRENT–VOLTAGE CHARACTERISTICS OF HIGH-SPEED SiC AND GaN POWER DEVICES IN NANOSECOND TIME SCALE
L. Ardaravičius^a, M.J. Kelly^b, M. Kappers^c, O. Kiprijanovič^a, and S. Whelan^b
aSemiconductor Physics Institute, A. Goštauto 11, LT-01108 Vilnius, Lithuania
E-mail: linas@pfi.lt
^bCentre for Advanced Photonics and Electronics, Department of Engineering, University of Cambridge, 9 JJ Thomson Avenue, Cambridge CB1 1EG, United Kingdom
^cDepartment of Materials Science and Metallurgy, University of Cambridge, Cambridge CB2 3QZ, United Kingdom

Received 26 September 2008; revised 2 February 2009; accepted 19 March 2009

Wide gap semiconductors such as GaN and SiC have extremely large values of breakdown fields. Measurements of current–voltage characteristics of the wide gap semiconductor devices using power electrical pulses can induce damage of the devices due to Joule heating. In our experiments the 4H-SiC sample and the GaN Gunn diode were placed in series to the transmission line, and a gauge resistor was used for the determination of incident pulse amplitude, in order to perform measurements using nanosecond pulses and, by this, to eliminate Joule heating. It is argued that the devices operating at high electric field (over 50 kV/cm) can be damaged by electrical pulses of nanosecond duration due to overheating which begins at submicron inhomogeneities during the pulse rise time.

Keywords: GaN, 4H-SiC, pulsed VACH measurement, high electric field effects

GREITAVEIKIŲ SiC IR GaN GALIOS PRIETAISŲ VOLTAMPERINIŲ CHARAKTERISTIKŲ MATAVIMAS NANOSEKUNDINIAIS IMPULSAIS
L. Ardaravičius^a, M.J. Kelly^b, M. Kappers^c, O. Kiprijanovič^a, S. Whelan^b
aPuslaidininkių fizikos institutas, Vilnius, Lietuva
^bKembridžo universiteto Šiuolaikinės fotonikos ir elektronikos centras, Kembridžas, Jungtinė Karalystė
^cKembridžo universiteto Medžiagotyros ir metalurgijos departamentas, Kembridžas, Jungtinė Karalystė

Plačiajuosčių puslaidininkių, tokių kaip GaN ir SiC, pramušimo laukų vertės yra didelės. Jei matuojant šių plačiajuosčių puslaidininkinių prietaisų voltamperines charakteristikas naudojami galingi impulsai, prietaisai gali būti suardyti dėl Džaulio šilumos išsiskyrimo. Mūsų eksperimentuose 4H-SiC bandinys ir GaN Gano diodas buvo patalpinti nuosekliai perdavimo linijoje, o etaloninis rezistorius naudotas krintančio impulso amplitudei nustatyti. Šis pagerintas būdas leidžia atlikti matavimus nanosekundžių trukmės impulsais ir tuo būdu išvengti Džaulio kaitimo. Šie prietaisai, veikiantys stipriuose elektriniuose laukuose (virš 50 kV/cm), gali būti suardyti dėl trumpų elektrinių impulsų sukelto lokalaus perkaitimo, kuris prasideda submikroninių matmenų nehomogeniškumuose impulso fronto veikos metu.