Korkeaenergisen elektronisäteilyn vaikutukset piikarbidipohjaisiin Schottky-tehodiodeihin
Authors
Date
2020Copyright
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Piikarbidipohjaisia puolijohdekomponentteja pidetään lupaavina kandidaatteina erilaisiin teollisuuden sekä tutkimustoiminnan käyttökohteisiin ja myös niiden säteilynkesto-ominaisuudet ovat suuren kiinnostuksen kohteena. Tässä työssä tarkasteltiin STPSC1006D Schottky-tehodiodin kykyä
sietää korkeaenergistä elektronisäteilyä ja selvitettiin, millaisen riskin tämäntyyppisille komponenteille aiheuttavat esimerkiksi Jupiterin säteilyvöiden korkeaenergiset elektronit alueelle suuntautuvan JUICE-luotainoperaation yhteydessä.
Tulosten pohjalta pyrittiin arvioimaan komponentin
säteilynkestoa ja vaurioiden vakavuutta sekä mahdollisia vauriomekanismeja.
Diodia kuvaavia diodiparametrejä tutkittiin eri lämpötiloissa ennen ja jälkeen elektronisäteilytyksen
virta-jännite- sekä kapasitanssi-jännite -käyristä saatavaa tietoa hyödyntäen. Näiden avulla selvitettiin diodin kynnysjännite, ideaalisuuskerroin, saturaatiovirta ja donoritilojen tiheys. Parametreissa
havaittujen muutosten avulla tutkittiin, missä määrin diodit olivat vahingoittuneet säteilyaltistuksen aikana ja miten toimintakykyisinä komponentit pysyivät säteilyannoksen saatuaan.
Näiden mittausten perusteella voitiin todeta, että nyt tarkastellut komponentit säilyttivät pääpiirteissään ominaisuutensa, eikä tarkastelluissa suureissa havaittu merkittäviä muutoksia verrattaessa
niitä ennen ja jälkeen säteilyn. Myötäsuuntainen virta oli kasvanut hieman välittömästi säteilyannoksen jälkeen, mutta myöhemmässä mittaksessa arvo oli normalisoitunut.
Ideaalisuuskertoimen, Schottky-kynnyksen ja donoritilojen tiheyden arvot olivat
muuttuneet hieman, mutta pysyivät kuitenkin
virherajojen sisäpuolella. Sillä, oliko diodi biasoitu vai maadoitettu säteilytyksen aikana ei näyttänyt
olevan suurta merkitystä komponenteille laskettujen parametrien arvojen perusteella.
Mittausten perusteella diodien toimintakyky ei sanottavasti alentunut ja niitä voi pitää säteilynkestoltaan riittävinä.
Tulevaisuudessa tulisi selvittää, miten diodin ominaisuudet muuttuvat suurempaa säteilyannosta käyttäen ja missä vaiheessa diodin rakenteelliset ominaisuudet muuttuvat siinä
määrin, että komponentin voidaan katsoa pysyvästi vaurioittuneen. Myös eri lämpötiloissa tapahtuvaa säteilytystä eri biasointijännitteillä tulisi selvittää.
...
Keywords
Metadata
Show full item recordCollections
- Pro gradu -tutkielmat [28103]
Related items
Showing items with similar title or keywords.
-
20 MeV elektronisäteilyn vaikutus piikarbiditehotransistoreihin
Tuominen, Jaakko (2018)Piikarbidi (SiC) on verrattain uusi puolijohdemateriaali, josta voidaan valmistaa kestäviä tehotransistoreja. Piikarbiditehotransistorien säteilynkestoa ei ole vielä kattavasti tutkittu, mutta raskasionitesteissä ne ovat ... -
Ion-Induced Energy Pulse Mechanism for Single-Event Burnout in High-Voltage SiC Power MOSFETs and Junction Barrier Schottky Diodes
Ball, D.R.; Galloway, K.F.; Johnson, R.A.; Alles, M.L.; Sternberg, A.L.; Sierawski, B.D.; Witulski, A.F.; Reed, R.A.; Schrimpf, R.D.; Hutson, J.M.; Javanainen, A.; Lauenstein, J-M. (IEEE, 2020)Heavy ion data suggest that a common mechanism is responsible for single-event burnout in 1200 V power MOSFETs and junction barrier Schottky diodes. Similarly, heavy ion data suggest a common mechanism is also responsible ... -
Isotopic Enriched and Natural SiC Junction Barrier Schottky Diodes under Heavy Ion Irradiation
Roed, Ketil; Eriksen, Dag Oistein; Ceccaroli, Bruno; Martinella, Corinna; Javanainen, Arto; Reshanov, Sergey; Massetti, Silvia (Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), 2022)The radiation tolerance of isotopic enriched and natural silicon carbide junction barrier Schottky diodes are compared under heavy ion irradiation. Both types of devices experience leakage current degradation as well as ... -
Unifying Concepts for Ion-Induced Leakage Current Degradation in Silicon Carbide Schottky Power Diodes
Johnson, R. A.; Witulski, A. F.; Ball, D. R.; Galloway, K. F.; Sternberg, A. L.; Reed, R. A.; Schrimpf, R. D.; Alles, J. M.; Lauenstein, J. M.; Javanainen, A.; Raman, A.; Chakraborty, P. S.; Arslanbekov, R. R. (IEEE, 2020)The onset of ion-induced reverse leakage current in SiC Schottky diodes is shown to depend on material properties, ion LET, and bias during irradiation, but not the voltage rating of the parts. This is demonstrated ... -
Heavy-Ion-Induced Degradation in SiC Schottky Diodes : Incident Angle and Energy Deposition Dependence
Javanainen, Arto; Turowski, Marek; Galloway, Kenneth F.; Nicklaw, Christopher; Ferlet-Cavrois, Véronique; Bosser, Alexandre; Lauenstein, Jean-Marie; Muschitiello, Michele; Pintacuda, Francesco; Reed, Robert A.; Schrimpf, Ronal D.; Weller, Robert A.; Virtanen, Ari (Institute of Electrical and Electronics Engineers, 2017)Heavy-ion-induced degradation in the reverse leakage current of SiC Schottky power diodes exhibits a strong dependence on the ion angle of incidence. This effect is studied experimentally for several different bias voltages ...