氮化鋁鎵/氮化鎵高電子遷移率電晶體(AlGaN/GaN HEMT)具有寬能隙(約3.4 eV)、高崩潰電壓、高臨界崩潰電場以及高電子飽和漂移速率、高峰值電子速率、高電子飽和速率等優點,因此適用於功率電子方面及高頻通訊方面的應用。
為了滿足高功率電晶體元件之散熱需求,本篇文章提出一封裝方式,利用V型凹槽之銅座設計以提升矽基板的散熱能力,其相關之結構設計與封裝過程皆詳述其後。由於功率元件在電性操作下必定會有功率的損失,尤其是閘極開關瞬間的切換耗損,而其損失的能量大部份會轉化為熱能的形式,經熱傳導由元件到封裝再以熱對流傳熱至外部環境,為了研究與改善待測元件之熱管理,必須先了解元件操作下主動區(active region)之溫度分佈和熱點位置。
本研究先藉由電熱模擬(Silvaco)與熱分析模擬(Ansys Icepak)分析元件之電場強度分佈以及熱點溫度與位置,再由紅外線熱顯影(IR)實驗來實際量測元件主動區在操作下的溫度分佈趨勢和熱點位置,另外,利用拉曼光譜(Raman)實驗的縱向溫度量測確認二維電子氣層(2DEG)的位置,再作橫向面積的區域溫度量測,最後將實驗之結果與模擬作比較與驗證。
資料來源: 茆俊富碩士論文 (東海104年) (夏宏中提供)