GaN功率器件应用可靠性增长研究
摘要
GaN 功率器件是雷达 T/ R 组件或发射功放组件中的核心元器件,随着器件的输出功率和功率密度越 来越高,器件的长期可靠性成为瓶颈。文章对雷达脉冲工作条件下 GaN 功率器件的失效机理进行了分析和研究,指出高漏源过冲电压、栅源电压的稳定性以及 GaN 管芯的沟道温度的高低是影响 GaN 功率器件长期应用可靠性的主要因素,同时给出了降低漏源过冲电压、提高栅源电压稳定性以及改善 GaN 管芯的沟道温度的措施和方法。
引言
随着现代雷达技术的发展和武器装备需求的变化,雷达装备需要对导弹、隐身飞机、临近空间飞行器、巡航导弹和无人机等新的目标进行精密探测。上述目标都具有反射面积小、飞行高度和飞行速度变化范围大、来袭空域广等特点,给雷达预警探测系统带来极大的挑战。为了继续保证实现雷达威力等指标,对高功率固态发射机提出了更高要求,需要射频功率放大器提升输出功率。同时,舰载、机载和星载等平台对雷达的尺寸和重量提出了更严苛的要求,需要射频功率放大器具备更小的体积、重量和更高的功率密度。
GaN 功率器件具有高功率、高效率、高可靠等特点,已广泛应用于各种平台和领域。为了更好地满足现代雷达及装备发展需求,需要进一步提高 GaN 射频功率器件的漏源工作电压来提升输出功率和功率密度。 但 GaN 功率器件高漏源偏置电压、高增益、高输入饱和特性、伴随高功率输出的高结温问题以及长期应用可靠性问题需要研究解决。
1 GaN 功率放大器电路设计
GaN 功率器件主要应用在雷达 T / R 组件或发 射组件中,完成发射信号的放大,主要工作方式为脉冲工作,追求长脉宽、高占空比和高功率。 由于 T / R 组件收发分时工作,为确保接收信号不受发射大功率信号干扰,T / R 组件中用于收发切换的环行器隔 离度一般小于 20 dB。功率放大器在雷达处于接收时域时,如果发射通道的功率放大器的漏极电压开启,会产生静态电流,从而产生热噪声,影响接收通道的噪声系数。为了避免发射功放加电时影响接收通道噪声系数,接收通道工作时需要关闭发射通道的漏极电压。 同时 GaN 功率器件的栅压通常为负偏置,当栅压不加电而漏压加电后,GaN 功率器件的漏极静态电流会急剧增加,从而导致功率管芯烧毁, 因此,需要增加负压保护电路,保证栅压未加电时漏极电压不加电。 放大器电路图如图 1 所示。
GaN 功率放大器脉冲工作时,射频调制激励信号与漏压调制信号(Vds)同步,且脉冲前后沿宽度比漏压调制信号略窄,漏压调制后通过 1 / 4 波长线或 扼流线圈后给 GaN 功率管芯的漏极加电。
GaN 功率放大器栅极电压(Vgs)与 TTL 脉冲调制信号同时输入漏极调制和负压保护电路,才能完成漏压 Vds 的输出;栅压 Vgs 经过稳压后送给 GaN 功 率管芯的栅极。
2 GaN 功率器件失效机理
2. 1 电压过冲致器件失效机理
GaN 功率放大器在脉冲条件工作时,为了保证不损失射频脉冲信号宽度,一般漏极电压脉宽大于信号脉宽,信号脉宽嵌套在漏极电压脉宽中间。在输入微波信号突然关断时,功放的漏极电流会迅速减小,由于偏置线存在着感抗 Ls 会阻止电流发生突变,此时功率放大器在关断瞬间的漏极电压为:
其中:Vds 为功放正常的工作电压,di / dt 为功放漏极 电流变化率,dt 在发射波形时域上表征为发射射频 脉冲下降沿。GaN 功率管或芯片具有很高的射频开关速度,上升下降沿往往能达 10 ns 以下量级。
器件正常工作时,动态负载线在击穿电压之内。当有大的过冲电压时,工作点电压拉高,动态负载线达到或接近器件开态击穿点,如图 2 所示,当过冲电压大于器件击穿电压后将导致器件击穿烧毁。
目前 GaN 功率器件的工艺水平,一般漏源之间的击穿电压约为 3 倍的额定工作电压 Vds。通过公式推算,过冲电压应满足公式(2) [4] (Vknee 为功放膝点电压,GaN 膝点电压一般为 5 V 左右)。
即便漏源过冲电压没有超过 GaN 功率器件的击穿电压,也会导致 GaN 功率器件管芯漏端栅边缘的势垒层存在很高的垂直电场,从而在该区域产生很强的拉伸力。长期工作后,拉力超过管芯材料的承受极限时,引起管芯晶格断裂,导致管芯性能退化,影响长期工作可靠性。
2. 2 栅流产生机理及对可靠性影响
GaN 功率管在雷达 T/ R 组件发射功率放大器中的应用一般为 AB类工作且饱和深度较高。当输入功率超过功率管的线性工作区间时便会产生栅流,对应的栅极电压振幅、漏极电流及对应的栅极电流如图 3 所示。 由于输入功率过剩,栅电压将超过正常工作范围,超出部分用虚线表示,此时图 3 中的点 P 和点 Q 只表示栅电压的摆幅范围,不代表实际的负载线。 随着输入功率的增大,刚开始出现的为负方向的栅电流,如图 3(a)所示。进一步增大输入功率,正向栅电压将超过栅二极管自建电场,此时开始出现正方向的栅电流,如图 3(b)所示。 由于栅极电阻的存在,栅流会导致实际加到功率管栅极的栅压发生变化,从而引起功率管工作点的漂移和功放的不稳定。
2. 3 工作结温过高导致器件失效机理分析
GaN 器件在雷达中主要应用于大功率发射组件,高压、高功率、长脉宽和高占空比是其应用特点。这种应用特点导致功率管管芯会产生大量的热量,而这些热量如果不能及时耗散,则会引起器件管芯结温明显升高。管芯结温越高,就会越快地加速管芯内部欧姆接触以及肖特基的退化、金属电极与材料的相互扩散以及表面钝化层介质的退化,影响长期工作可靠性。 另外,高温下热电子发射因为势垒高度的降低而变得更为强烈,器件的栅泄漏电流成倍增大,使得栅特性明显变差,影响器件工作可靠性。
3 应用可靠性提升措施
3. 1 漏极电压过冲管理
由公式(1) 可知,电压过冲幅度大小与馈电电路寄生电感 Ls 以及漏极电流变化率 di / dt 相关,降低漏极电压过冲主要手段有:
首先,可以通过减小寄生电感的方式来减小漏极电压过冲。 而减小寄生电感的方式主要有加粗馈电线来减小馈电电感或 1 / 4 波长线的电感量或在漏极调制输出端加合适容值的电容以抵消寄生电感这 两种方式[4] 。 加粗馈电线受到 GaN 功率管放大器 高集成度制约,而选取电容器容值大小需要考虑电容器容值不影响功率管栅漏电源的加电时序,同时过大的漏极电容还会导致发射脉冲下降沿过大。
其次,可以通过减小功放漏极电流变化( di)的 方式来减小漏压过冲。其主要方式为提升栅压来提高功率管的静态电流,减小微波信号关断的瞬间电流变化。这种方式会导致 GaN 功率放大器的工作效率降低,另外释放静态电流后,使得器件的增益提高导致工作稳定性下降,容易产生器件自激等问题。
第三,可以通过时域波形整形来减缓发射脉冲下降沿速度改善漏压过冲。具体说就是利用 GaN 功率放大器的漏极调制电路的输出漏压调制信号作为最终射频输出波形,射频激励脉冲波形套在脉冲调制波形的外面,如图 4 所示。
利用电源调制下降沿较缓的特点降低射频输出信号的开关速度,可使得 GaN 功率器件的发射射频输出信号下降沿变为 100 ns 左右。
图 5 为一款 S 波段 GaN 功率管在上升、下降沿 为 10 ns 时的电压过冲仿真图,功率管的工作峰值电流为 14 A 左右,漏极电压 Vds 的过冲电压达 90 V 以上。当器件的工作频率为P 波段时,漏极馈电 1 / 4 波长线因电尺寸因素产生的电感量为 S 波段功 率器件的好几倍,如不采取抑制过冲手段,在管芯的漏极产生的过冲电压就会明显超过 GaN 管芯的正常工作电压。
当上升、下降沿变为 100 ns 时,过冲电压降为 60 V 左右,两种下降沿对应的漏压过冲幅度比较如 图 6 所示。
3. 2 栅压稳定性管理
如图 1 所示的功率放大器电路原理图,栅极加电到 GaN 功率管栅极串联有电阻 R1 ,假设栅流为 Ig,则 GaN 功率管栅极电压 Vgg = -2. 8+R1 ×Ig,当出现栅流 后,GaN 功率管栅极电压会偏离正常工作电压,使它的工作点发生偏移,可能偏离其稳定性范围。
一般情况下,外部电源提供给放大器中所有 GaN 功率管的栅极电压为-5 V,而不同 GaN 功率管的栅压有差异,因此会在 GaN 功率管的栅极电路附近增加一级栅极分压电路来调整栅压幅度大小。 常用的栅极分压电路有两种:电阻分压和线性稳压器。 其中电阻分压要考虑带载能力,阻值的选取要注意栅流的大小,以避免栅压被拉偏。稳压器的电流能力应在器件最大栅流范围内,并选择可提供双向栅流的稳压器,可以很好地提高栅极电压稳定性。
3. 3 管芯工作结温管控
GaN 功率管管芯结温受多重因素影响,如 GaN 功率管管芯工作效率和功率密度、多管芯合成应用时的不同管芯之间的幅相平衡度、管芯衬底的热导率、功放模块的热导率、焊接材料或界面材料的热导率、冷却换热效率等。 同时,在实际工程应用中需要 考虑到焊接工艺中的温度梯度、导热材料的热膨胀匹配度、元器件或组件的可装配性以及可维修性等因素。
从 GaN 功率管应用层面来说,改善 GaN 功率管管芯结温的措施主要有: 1)通过管芯或匹配电路设计优化来改善结温。主要手段有:①通过提升功率放大器效率来降低热 耗,改善管芯工作结温;②通过调节管芯漏极与匹配电路金丝来改善管芯内部不同管包之间热均匀性以 及功率合成不同功率管芯的结温的均匀性来改善管 芯结温,效果如图 7 所示。
2 )管芯衬底材料选择。目前主流管芯的衬底材料为Si和SiC衬底, Si衬底材料的热导率 为1 5 0 W / ( m · K ) , SiC 衬底的理论热导率为 490 W/ (m·K),适合作为更高功率量级的 GaN 功率管芯衬底。 未来随着管芯功率密度进一步提升,需要采用更高热导率材料(如金刚石材料等)作为管芯衬底材料。 金刚石热导率高达 1350 W/ (m·K), 能够大幅提升管芯的功率密度,改善管芯结温。
3)管芯到冷板之间接触热阻改善。影响管芯到冷板之间接触热阻大小的因素包含功率管管壳或功率载片金属载板的导热率以及功放模块外壳材料的导热率、管芯焊接材料导热率。管壳或功率载片载板的材料主要为钼铜或铜钼铜,功率放大器微组装模块考虑到热膨胀系数的匹配性,一般采用铝硅材料,但铝硅材料的导热性能相比普通铝材较差,目前也在考虑其他更高导热系数的铝合金材料如铝硅 碳等。管芯与钼铜或铜钼铜管壳或载板之间的焊接手段主要有金锡焊接、高温导电胶粘接和纳米银浆粘接技术,其中金锡焊接是目前高功率情况下主流焊接手段,而高温导电胶虽然工艺简单,但导热率较低,仅适用于低功率功率管,纳米银浆粘接技术由于在高低工作结温条件下均具有较低接触热阻成为未 来技术趋势。
图 8 给出了一款 S 波段 GaN 功率微组装载片在雷达 T / R 组件或功放组件中应用的导热路径图。
表 1 给出了 T / R 组件或发射组件目前常用热层材料的热导率和热膨胀系数对比情况。
4)液冷技术改进提高换热效能来改善 GaN 管芯结温。目前主流手段为在管芯正下方的冷板设计流道通常规冷却液。 流道设计方面在热源下部的流道内嵌入矩形强化肋,利用矩形肋片增加扰动和湍流度,增大散热面积,提高冷板换热能力。冷却媒介方面,两相流技术正在成为趋势,T / R 组件或发射功放组件冷板的流道中的冷却液为液态氟利昂,利用氟利昂局部升温后气化的特性,增加局部管芯下部温度过高区域的热传递速度来改善冷板局部温度高导致的管芯结温升高的问题。
未来,基于 SiC 衬底或金刚石衬底的片内微流散热技术将得到更多应用。该设计技术是利用衬底背面和热沉的流道相结合的方式,使热沉中的流体通过分流直接流经芯片热源区域下端的衬底,而内部流体则采用的是冷冻液,进而实现芯片近结区的高效热交换冷却的目的。
3. 4 长期工作可靠性试验验证
GaN 功率器件使用寿命高达百万小时以上,元器件寿命特征的评估,采用正常应力下的长期寿命试验时间上无法实现,所以需要开展加速寿命试验来在短期内验证 GaN 功率器件的长期工作可靠性。 同时还可根据加速寿命试验过程中出现的问题指导 GaN 管 芯或外围电路的改进设计和管芯加工工艺改进。
GaN 功率器件加速寿命试验可分为直流应力试验和射频应力试验,由于射频应力试验更能反映功率器件在实际工作过程中的应力情况,因此一般采用加射频方式进行加速寿命试验。另外,半导体器件的失效大多是由于器件界面状态的变化和其它物理化学因素所引起。 例如表面态缺陷增加使得器件反向漏电增大,击穿电压下降;表面状态的蜕变,使场效应晶体管载流子迁移率降低;设计、材料、工艺缺陷引起性能退化等等。 而物理化学反应速率与管芯工作的温度等应力相关,通常可以用化学动力学中的阿伦尼乌斯(Arrhenius) 方程来表达,其形式如下:
式中:dM/ dt 表示温度为 T 时的物质化学反应速率; Ea 称为激活能(eV),GaN 微波功率器件的激活能一 般可取 Ea = 1. 6 eV;K 是玻尔兹曼常数;A 是常数。 按以往类似器件的经验,取激活能 Ea = 1. 6 eV, 根据式(4)可推导不同温度时的加速系数 τ :
式中:T1—器件正常偏置工作状态下的沟道温度; T2—器件高温寿命加速状态下的沟道温度,一般为器件能够达到最高工作结温 220 ℃左右。
以某 S 波段 GaN 功率放大器为例,输出功率为 250 W(峰值),可靠性预计值为 λ≤0. 8×10 -6 / h;采 取了过冲电压控制、栅压控制以及结温控制等措施后,在最大脉宽和工作比以及 70 ℃ 热台条件下,测得管芯的最高结温为 145 ℃ 。 在 130 ℃ 热台(设备所限)通过提高功率载片的脉宽和工作比方式将管芯的最高结温提升至 220 ℃ (红外热像仪实测数据),算出 τ = 859。 依据 GB5080. 4 中对可靠性测定试验的点估计所规定的方法,置信度 60%时器件失效率计算公式如下:
其中,X 为置信度符号;r 为失效数;T ∗ 为试验累计元件小时数。
得出累计寿命试验时间应满足:T ∗ / τ≥1340 h, 采用 4 只样品进行试验,单个样品平均试验时间为 不少于 335 h。 功率载片试验通过的判决条件为规定时间内输出功率幅度下降不超过 1 dB 即为通过试验。 实际考核已达 1000 h,功率载片的输出功率 满足要求,远超出其可靠性预计值。
4 结论
GaN 高功率器件的长期可靠性主要受高漏压电场应力、栅压稳定性以及热应力等因素的制约。通过对 GaN 高功率器件在脉冲应用背景下产生高漏极过冲电压产生机理分析、影响栅压稳定性机理分析以及过高管芯结温产生分析,给出了 GaN 高功率器件在实际工程应用情况下采取的管控措施以提升 长期工作可靠性。 对基于 GaN 高功率器件的发射功放组件设计具有参考价值。
来源：微波学报
作者：江元俊; 王卫华; 郑新
赶紧收藏，半导体一些术语的中英文对照
常用半导体中英对照表
离子注入机 ion implanter
LSS理论 Lindhand Scharff and Schiott theory，又称“林汉德-斯卡夫-斯高特理论”。
沟道效应 channeling effect
射程分布 range distribution
深度分布 depth distribution
投影射程 projected range
阻止距离 stopping distance
阻止本领 stopping power
标准阻止截面 standard stopping cross section
退火 annealing
激活能 activation energy
等温退火 isothermal annealing
激光退火 laser annealing
应力感生缺陷 stress-induced defect
择优取向 preferred orientation
制版工艺 mask-making technology
图形畸变 pattern distortion
初缩 first minification
精缩 final minification
母版 master mask
铬版 chromium plate
干版 dry plate
乳胶版 emulsion plate
透明版 see-through plate
高分辨率版 high resolution plate, HRP
超微粒干版 plate for ultra-microminiaturization
掩模 mask
掩模对准 mask alignment
对准精度 alignment precision
光刻胶 photoresist，又称“光致抗蚀剂”。
负性光刻胶 negative photoresist
正性光刻胶 positive photoresist
无机光刻胶 inorganic resist
多层光刻胶 multilevel resist
电子束光刻胶 electron beam resist
X射线光刻胶 X-ray resist
刷洗 scrubbing
甩胶 spinning
涂胶 photoresist coating
后烘 postbaking
光刻 photolithography
X射线光刻 X-ray lithography
电子束光刻 electron beam lithography
离子束光刻 ion beam lithography
深紫外光刻 deep-UV lithography
光刻机 mask aligner
投影光刻机 projection mask aligner
曝光 exposure
接触式曝光法 contact exposure method
接近式曝光法 proximity exposure method
光学投影曝光法 optical projection exposure method
电子束曝光系统 electron beam exposure system
分步重复系统 step-and-repeat system
显影 development
线宽 linewidth
去胶 stripping of photoresist
氧化去胶 removing of photoresist by oxidation
等离子［体］去胶 removing of photoresist by plasma
刻蚀 etching
干法刻蚀 dry etching
反应离子刻蚀 reactive ion etching, RIE
各向同性刻蚀 isotropic etching
各向异性刻蚀 anisotropic etching
反应溅射刻蚀 reactive sputter etching
离子铣 ion beam milling，又称“离子磨削”。
等离子［体］刻蚀 plasma etching
钻蚀 undercutting
剥离技术 lift-off technology，又称“浮脱工艺”。
终点监测 endpoint monitoring
金属化 metallization
互连 interconnection
多层金属化 multilevel metallization
电迁徙 electromigration
回流 reflow
磷硅玻璃 phosphorosilicate glass
硼磷硅玻璃 boron-phosphorosilicate glass
钝化工艺 passivation technology
多层介质钝化 multilayer dielectric passivation
划片 scribing
电子束切片 electron beam slicing
烧结 sintering
印压 indentation
热压焊 thermocompression bonding
热超声焊 thermosonic bonding
冷焊 cold welding
点焊 spot welding
球焊 ball bonding
楔焊 wedge bonding
内引线焊接 inner lead bonding
外引线焊接 outer lead bonding
梁式引线 beam lead
装架工艺 mounting technology
附着 adhesion
封装 packaging
金属封装 metallic packaging
陶瓷封装 ceramic packaging
扁平封装 flat packaging
塑封 plastic package
玻璃封装 glass packaging
微封装 micropackaging，又称“微组装”。
管壳 package
管芯 die
引线键合 lead bonding
引线框式键合 lead frame bonding
带式自动键合 tape automated bonding, TAB
激光键合 laser bonding
超声键合 ultrasonic bonding
红外键合 infrared bonding
微电子辞典大集合
（按首字母顺序排序）
A
Abrupt junction 突变结Accelerated testing 加速实验Acceptor 受主Acceptor atom 受主原子Accumulation 积累、堆积Accumulating contact 积累接触
Accumulation region 积累区Accumulation layer 积累层Active region 有源区Active component 有源元Active device 有源器件Activation 激活
Activation energy 激活能Active region 有源（放大）区Admittance 导纳Allowed band 允带Alloy-junction device合金结器件
Aluminum(Aluminium) 铝
Aluminum – oxide 铝氧化物Aluminum passivation 铝钝化Ambipolar 双极的Ambient temperature 环境温度Amorphous 无定形的，非晶体的Amplifier 功放 扩音器 放大器Analogue(Analog) comparator 模拟比较器
Angstrom 埃
Anneal 退火Anisotropic 各向异性的Anode 阳极Arsenic (AS) 砷Auger 俄歇Auger process 俄歇过程Avalanche 雪崩Avalanche breakdown 雪崩击穿Avalanche excitation雪崩激发
B
Background carrier 本底载流子Background doping 本底掺杂Backward 反向Backward bias 反向偏置Ballasting resistor 整流电阻
Ball bond 球形键合Band 能带Band gap 能带间隙Barrier 势垒Barrier layer 势垒层Barrier width 势垒宽度
Base 基极Base contact 基区接触Base stretching 基区扩展效应Base transit time 基区渡越时间Base transport efficiency基区输运系数Base-width modulation基区宽度调制
Basis vector 基矢Bias 偏置Bilateral switch 双向开关Binary code 二进制代码Binary compound semiconductor 二元化合物半导体Bipolar 双极性的Bipolar Junction Transistor (BJT)双极晶体管
Bloch 布洛赫Blocking band 阻挡能带Blocking contact 阻挡接触Body - centered 体心立方Body-centred cubic structure 体立心结构
Boltzmann 波尔兹曼Bond 键、键合Bonding electron 价电子Bonding pad 键合点Bootstrap circuit 自举电路
Bootstrapped emitter follower 自举射极跟随器
Boron 硼Borosilicate glass 硼硅玻璃Boundary condition 边界条件Bound electron 束缚电子Breadboard 模拟板、实验板Break down 击穿Break over 转折Brillouin 布里渊Brillouin zone 布里渊区Built-in 内建的Build-in electric field 内建电场
Bulk 体/体内
Bulk absorption 体吸收
Bulk generation 体产生Bulk recombination 体复合Burn - in 老化Burn out 烧毁Buried channel 埋沟Buried diffusion region 隐埋扩散区
C
Can 外壳Capacitance 电容Capture cross section 俘获截面Capture carrier 俘获载流子Carrier 载流子、载波Carry bit 进位位Carry-in bit 进位输入Carry-out bit 进位输出
Cascade 级联Case 管壳Cathode 阴极Center 中心Ceramic 陶瓷（的）Channel 沟道
Channel breakdown 沟道击穿
Channel current 沟道电流Channel doping 沟道掺杂Channel shortening 沟道缩短Channel width 沟道宽度Characteristic impedance 特征阻抗Charge 电荷、充电Charge-compensation effects 电荷补偿效应
Charge conservation 电荷守恒Charge neutrality condition 电中性条件Charge drive/exchange/sharing/transfer/storage 电荷驱动/交换/共享/转移/存储Chemmical etching 化学腐蚀法Chemically-Polish 化学抛光Chemmically-Mechanically Polish (CMP) 化学机械抛光
Chip 芯片Chip yield 芯片成品率Clamped 箝位Clamping diode 箝位二极管Cleavage plane 解理面Clock rate 时钟频率Clock generator 时钟发生器Clock flip-flop 时钟触发器Close-packed structure 密堆积结构
Close-loop gain 闭环增益Collector 集电极Collision 碰撞Compensated OP-AMP 补偿运放Common-base/collector/emitter connection 共基极/集电极/发射极连接Common-gate/drain/source connection 共栅/漏/源连接
Common-mode gain 共模增益Common-mode input 共模输入Common-mode rejection ratio (CMRR) 共模抑制比
Compatibility 兼容性Compensation 补偿Compensated impurities 补偿杂质
Compensated semiconductor 补偿半导体Complementary Darlington circuit 互补达林顿电路Complementary Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect-Transistor(CMOS)互补金属氧化物半导体场效应晶体管
Complementary error function 余误差函数Computer-aided design (CAD)/test(CAT)/manufacture(CAM) 计算机辅助设计/ 测试 /制造Compound Semiconductor 化合物半导体
Conductance 电导Conduction band (edge) 导带(底)Conduction level/state 导带态Conductor 导体Conductivity 电导率Configuration 组态Conlomb 库仑Conpled Configuration Devices 结构组态
Constants 物理常数Constant energy surface 等能面Constant-source diffusion恒定源扩散Contact 接触Contamination 治污Continuity equation 连续性方程
Contact hole 接触孔Contact potential 接触电势Continuity condition 连续性条件Contra doping 反掺杂Controlled 受控的Converter 转换器Conveyer 传输器Copper interconnection system 铜互连系统
Couping 耦合Covalent 共阶的Crossover 跨交Critical 临界的Crossunder 穿交Crucible坩埚Crystal defect/face/orientation/lattice 晶体缺陷/晶面/晶向/晶格
Current density 电流密度Curvature 曲率Cut off 截止Current drift/dirve/sharing 电流漂移/驱动/共享Current Sense 电流取样Curvature 弯曲Custom integrated circuit 定制集成电路Cylindrical 柱面的Czochralshicrystal 直立单晶Czochralski technique 切克劳斯基技术（Cz法直拉晶体J）
D
Dangling bonds 悬挂键Dark current 暗电流Dead time 空载时间Debye length 德拜长度De.broglie 德布洛意Decderate 减速Decibel (dB) 分贝Decode 译码
Deep acceptor level 深受主能级Deep donor level 深施主能级Deep impurity level 深度杂质能级Deep trap 深陷阱Defeat 缺陷Degenerate semiconductor 简并半导体
Degeneracy 简并度Degradation 退化Degree Celsius(centigrade) /Kelvin 摄氏/开氏温度
Delay 延迟 Density 密度Density of states 态密度Depletion 耗尽Depletion approximation 耗尽近似
Depletion contact 耗尽接触Depletion depth 耗尽深度Depletion effect 耗尽效应Depletion layer 耗尽层Depletion MOS 耗尽MOSDepletion region 耗尽区Deposited film 淀积薄膜Deposition process 淀积工艺Design rules 设计规则Die 芯片（复数dice）
Diode 二极管Dielectric 介电的Dielectric isolation 介质隔离Difference-mode input 差模输入Differential amplifier 差分放大器Differential capacitance 微分电容
Diffused junction 扩散结Diffusion 扩散Diffusion coefficient 扩散系数Diffusion constant 扩散常数Diffusivity 扩散率Diffusion capacitance/barrier/current/furnace 扩散电容/势垒/电流/炉
Digital circuit 数字电路Dipole domain 偶极畴Dipole layer 偶极层Direct-coupling 直接耦合Direct-gap semiconductor 直接带隙半导体
Direct transition 直接跃迁Discharge 放电Discrete component 分立元件Dissipation 耗散Distribution 分布Distributed capacitance 分布电容Distributed model 分布模型Displacement 位移
Dislocation 位错
Domain 畴 Donor 施主Donor exhaustion 施主耗尽Dopant 掺杂剂Doped semiconductor 掺杂半导体Doping concentration 掺杂浓度Double-diffusive MOS(DMOS)双扩散MOS.
Drift 漂移
Drift field 漂移电场Drift mobility 迁移率Dry etching 干法腐蚀Dry/wet oxidation 干/湿法氧化Dose 剂量Duty cycle 工作周期Dual-in-line package （DIP） 双列直插式封装
Dynamics 动态Dynamic characteristics 动态属性Dynamic impedance 动态阻抗
E
Early effect 厄利效应Early failure 早期失效Effective mass 有效质量Einstein relation(ship) 爱因斯坦关系Electric Erase Programmable Read Only Memory(E2PROM) 一次性电可擦除只读存储器
Electrode 电极Electrominggratim 电迁移Electron affinity 电子亲和势Electronic -grade 电子能Electron-beam photo-resist exposure 光致抗蚀剂的电子束曝光
Electron gas 电子气Electron-grade water 电子级纯水Electron trapping center 电子俘获中心Electron Volt (eV) 电子伏Electrostatic 静电的Element 元素/元件/配件Elemental semiconductor 元素半导体
Ellipse 椭圆Ellipsoid 椭球Emitter 发射极Emitter-coupled logic 发射极耦合逻辑Emitter-coupled pair 发射极耦合对Emitter follower 射随器Empty band 空带Emitter crowding effect 发射极集边（拥挤）效应Endurance test =life test 寿命测试
Energy state 能态Energy momentum diagram 能量-动量(E-K)图Enhancement mode 增强型模式Enhancement MOS 增强性MOS Entefic (低)共溶的Environmental test 环境测试
Epitaxial 外延的Epitaxial layer 外延层Epitaxial slice 外延片Expitaxy 外延Equivalent curcuit 等效电路
Equilibrium majority /minority carriers 平衡多数/少数载流子Erasable Programmable ROM (EPROM)可搽取（编程）存储器Error function complement 余误差函数
Etch 刻蚀Etchant 刻蚀剂Etching mask 抗蚀剂掩模Excess carrier 过剩载流子Excitation energy 激发能Excited state 激发态Exciton 激子Extrapolation 外推法Extrinsic 非本征的Extrinsic semiconductor 杂质半导体
F
Face - centered 面心立方Fall time 下降时间Fan-in 扇入Fan-out 扇出Fast recovery 快恢复Fast surface states 快界面态Feedback 反馈Fermi level 费米能级Fermi-Dirac Distribution 费米-狄拉克分布
Femi potential 费米势Fick equation 菲克方程（扩散）Field effect transistor 场效应晶体管Field oxide 场氧化层Filled band 满带
Film 薄膜Flash memory 闪烁存储器Flat band 平带Flat pack 扁平封装Flicker noise 闪烁（变）噪声Flip-flop toggle 触发器翻转
Floating gate 浮栅Fluoride etch 氟化氢刻蚀Forbidden band 禁带Forward bias 正向偏置
Forward blocking /conducting正向阻断/导通
Frequency deviation noise频率漂移噪声Frequency response 频率响应Function 函数
G
Gain 增益
Gallium-Arsenide(GaAs) 砷化钾Gamy ray r 射线Gate 门、栅、控制极Gate oxide 栅氧化层Gauss（ian） 高斯Gaussian distribution profile 高斯掺杂分布Generation-recombination 产生-复合
Geometries 几何尺寸Germanium(Ge) 锗Graded 缓变的Graded (gradual) channel 缓变沟道
Graded junction 缓变结Grain 晶粒Gradient 梯度Grown junction 生长结Guard ring 保护环Gummel-Poom model 葛谋-潘 模型Gunn - effect 狄氏效应
H
Hardened device 辐射加固器件
Heat of formation 形成热Heat sink 散热器、热沉Heavy/light hole band 重/轻 空穴带
Heavy saturation 重掺杂Hell - effect 霍尔效应Heterojunction 异质结Heterojunction structure 异质结结构Heterojunction Bipolar Transistor（HBT）异质结双极型晶体
High field property 高场特性High-performance MOS.( H-MOS)高性能MOS. Hormalized 归一化Horizontal epitaxial reactor 卧式外延反应器
Hot carrior 热载流子Hybrid integration 混合集成
I
Image - force 镜象力Impact ionization 碰撞电离Impedance 阻抗Imperfect structure 不完整结构Implantation dose 注入剂量Implanted ion 注入离子
Impurity 杂质Impurity scattering 杂志散射Incremental resistance 电阻增量（微分电阻）
In-contact mask 接触式掩模Indium tin oxide (ITO) 铟锡氧化物Induced channel 感应沟道
Infrared 红外的Injection 注入Input offset voltage 输入失调电压Insulator 绝缘体Insulated Gate FET(IGFET)绝缘栅FET
Integrated injection logic集成注入逻辑
Integration 集成、积分Interconnection 互连Interconnection time delay 互连延时Interdigitated structure 交互式结构
Interface 界面Interference 干涉International system of unions国际单位制
Internally scattering 谷间散射Interpolation 内插法Intrinsic 本征的Intrinsic semiconductor 本征半导体Inverse operation 反向工作
Inversion 反型Inverter 倒相器Ion 离子Ion beam 离子束Ion etching 离子刻蚀Ion implantation 离子注入Ionization 电离Ionization energy 电离能Irradiation 辐照Isolation land 隔离岛Isotropic 各向同性
J
Junction FET(JFET) 结型场效应管Junction isolation 结隔离Junction spacing 结间距Junction side-wall 结侧壁
L
Latch up 闭锁Lateral 横向的Lattice 晶格Layout 版图Lattice binding/cell/constant/defect/distortion 晶格结合力/晶胞/晶格/晶格常熟/晶格缺陷/晶格畸变
Leakage current （泄）漏电流Level shifting 电平移动Life time 寿命linearity 线性度Linked bond 共价键Liquid Nitrogen 液氮Liquid－phase epitaxial growth technique 液相外延生长技术
Lithography 光刻Light Emitting Diode(LED) 发光二极管Load line or Variable 负载线Locating and Wiring 布局布线Longitudinal 纵向的Logic swing 逻辑摆幅Lorentz 洛沦兹Lumped model 集总模型
M
Majority carrier 多数载流子Mask 掩膜板，光刻板Mask level 掩模序号Mask set 掩模组Mass - action law质量守恒定律Master-slave D flip-flop主从D触发器
Matching 匹配Maxwell 麦克斯韦Mean free path 平均自由程Meandered emitter junction梳状发射极结Mean time before failure (MTBF) 平均工作时间
Megeto - resistance 磁阻Mesa 台面MESFET-Metal Semiconductor金属半导体FETMetallization 金属化Microelectronic technique 微电子技术Microelectronics 微电子学Millen indices 密勒指数Minority carrier 少数载流子
Misfit 失配Mismatching 失配Mobile ions 可动离子Mobility 迁移率Module 模块Modulate 调制Molecular crystal分子晶体Monolithic IC 单片IC
MOSFET金属氧化物半导体场效应晶体管
Mos. Transistor(MOST )MOS. 晶体管Multiplication 倍增Modulator 调制Multi-chip IC 多芯片ICMulti-chip module(MCM) 多芯片模块Multiplication coefficient倍增因子
N
Naked chip 未封装的芯片（裸片）Negative feedback 负反馈Negative resistance 负阻Nesting 套刻Negative-temperature-coefficient 负温度系数Noise margin 噪声容限Nonequilibrium 非平衡Nonrolatile 非挥发（易失）性Normally off/on 常闭/开Numerical analysis 数值分析
O
Occupied band 满带Officienay 功率Offset 偏移、失调On standby 待命状态Ohmic contact 欧姆接触Open circuit 开路Operating point 工作点Operating bias 工作偏置Operational amplifier (OPAMP)运算放大器
Optical photon =photon 光子Optical quenching光猝灭Optical transition 光跃迁Optical-coupled isolator光耦合隔离器Organic semiconductor有机半导体Orientation 晶向、定向
Outline 外形Out-of-contact mask非接触式掩模Output characteristic 输出特性Output voltage swing 输出电压摆幅Overcompensation 过补偿Over-current protection 过流保护Over shoot 过冲Over-voltage protection 过压保护
Overlap 交迭Overload 过载Oscillator 振荡器Oxide 氧化物Oxidation 氧化Oxide passivation 氧化层钝化
P
Package 封装Pad 压焊点Parameter 参数Parasitic effect 寄生效应Parasitic oscillation 寄生振荡Passination 钝化Passive component 无源元件
Passive device 无源器件Passive surface 钝化界面Parasitic transistor 寄生晶体管Peak-point voltage 峰点电压Peak voltage 峰值电压Permanent-storage circuit 永久存储电路
Period 周期Periodic table 周期表Permeable - base 可渗透基区Phase-lock loop 锁相环Phase drift 相移Phonon spectra 声子谱Photo conduction 光电导
Photo diode 光电二极管Photoelectric cell 光电池Photoelectric effect 光电效应Photoenic devices 光子器件Photolithographic process 光刻工艺(photo) resist （光敏）抗腐蚀剂
Pin 管脚Pinch off 夹断Pinning of Fermi level 费米能级的钉扎（效应）Planar process 平面工艺Planar transistor 平面晶体管
Plasma 等离子体Plezoelectric effect 压电效应Poisson equation 泊松方程Point contact 点接触Polarity 极性Polycrystal 多晶Polymer semiconductor聚合物半导体
Poly-silicon 多晶硅Potential (电)势Potential barrier 势垒Potential well 势阱Power dissipation 功耗Power transistor 功率晶体管Preamplifier 前置放大器Primary flat 主平面Principal axes 主轴Print-circuit board(PCB) 印制电路板
Probability 几率Probe 探针Process 工艺Propagation delay 传输延时Pseudopotential method 膺势发
Punch through 穿通Pulse triggering/modulating 脉冲触发/调制
Pulse Widen Modulator(PWM) 脉冲宽度调制
Punchthrough 穿通Push-pull stage 推挽级
Q
Quality factor 品质因子Quantization 量子化Quantum 量子Quantum efficiency量子效应Quantum mechanics 量子力学Quasi – Fermi－level准费米能级Quartz 石英
R
Radiation conductivity 辐射电导率
Radiation damage 辐射损伤Radiation flux density 辐射通量密度Radiation hardening 辐射加固Radiation protection 辐射保护Radiative - recombination辐照复合
Radioactive 放射性Reach through 穿通Reactive sputtering source 反应溅射源
Read diode 里德二极管Recombination 复合Recovery diode 恢复二极管Reciprocal lattice 倒核子Recovery time 恢复时间Rectifier 整流器（管）Rectifying contact 整流接触Reference 基准点 基准 参考点Refractive index 折射率
Register 寄存器Registration 对准Regulate 控制 调整Relaxation lifetime 驰豫时间
Reliability 可靠性Resonance 谐振Resistance 电阻Resistor 电阻器Resistivity 电阻率Regulator 稳压管（器）
Relaxation 驰豫Resonant frequency共射频率Response time 响应时间Reverse 反向的Reverse bias 反向偏置
S
Sampling circuit 取样电路Sapphire 蓝宝石（Al2O3）Satellite valley 卫星谷Saturated current range电流饱和区
Saturation region 饱和区Saturation 饱和的Scaled down 按比例缩小Scattering 散射Schockley diode 肖克莱二极管Schottky 肖特基Schottky barrier 肖特基势垒Schottky contact 肖特基接触
Schrodingen 薛定厄Scribing grid 划片格Secondary flat 次平面Seed crystal 籽晶Segregation 分凝Selectivity 选择性Self aligned 自对准的Self diffusion 自扩散Semiconductor 半导体Semiconductor-controlled rectifier 可控硅
Sendsitivity 灵敏度Serial 串行/串联Series inductance 串联电感Settle time 建立时间Sheet resistance 薄层电阻Shield 屏蔽Short circuit 短路Shot noise 散粒噪声
Shunt 分流Sidewall capacitance边墙电容
Signal 信号Silica glass 石英玻璃Silicon 硅Silicon carbide 碳化硅Silicon dioxide (SiO2) 二氧化硅Silicon Nitride(Si3N4) 氮化硅Silicon On Insulator 绝缘硅
Siliver whiskers 银须Simple cubic 简立方Single crystal 单晶Sink 沉Skin effect 趋肤效应Snap time 急变时间Sneak path 潜行通路Sulethreshold 亚阈的Solar battery/cell 太阳能电池
Solid circuit 固体电路Solid Solubility 固溶度Sonband 子带Source 源极Source follower 源随器Space charge 空间电荷Specific heat(PT) 热Speed-power product 速度功耗乘积
Spherical 球面的
Spin 自旋 Split 分裂Spontaneous emission 自发发射Spreading resistance扩展电阻Sputter 溅射
Stacking fault 层错Static characteristic 静态特性Stimulated emission 受激发射Stimulated recombination 受激复合Storage time 存储时间
Stress 应力Straggle 偏差Sublimation 升华Substrate 衬底Substitutional 替位式的Superlattice 超晶格Supply 电源
Surface 表面Surge capacity 浪涌能力Subscript 下标Switching time 开关时间Switch 开关
T
Tailing 扩展Terminal 终端Tensor 张量 Tensorial 张量的Thermal activation 热激发Thermal conductivity 热导率Thermal equilibrium 热平衡Thermal Oxidation 热氧化Thermal resistance 热阻
Thermal sink 热沉Thermal velocity 热运动Thermoelectricpovoer 温差电动势率Thick-film technique 厚膜技术Thin-film hybrid IC薄膜混合集成电路Thin-Film Transistor(TFT) 薄膜晶体
Threshlod 阈值Thyistor 晶闸管Transconductance 跨导Transfer characteristic 转移特性Transfer electron 转移电子Transfer function 传输函数
Transient 瞬态的Transistor aging(stress) 晶体管老化Transit time 渡越时间
Transition 跃迁Transition-metal silica 过度金属硅化物Transition probability 跃迁几率Transition region 过渡区Transport 输运 Transverse 横向的Trap 陷阱 Trapping 俘获Trapped charge 陷阱电荷Triangle generator 三角波发生器
Triboelectricity 摩擦电Trigger 触发Trim 调配 调整Triple diffusion 三重扩散Truth table 真值表Tolerahce 容差Tunnel(ing) 隧道（穿）Tunnel current 隧道电流Turn over 转折Turn - off time 关断时间
U
Ultraviolet 紫外的Unijunction 单结的Unipolar 单极的Unit cell 原（元）胞Unity-gain frequency 单位增益频率Unilateral-switch单向开关
V
Vacancy 空位
Vacuum 真空Valence(value) band 价带
Value band edge 价带顶Valence bond 价键
Vapour phase 汽相Varactor 变容管
Varistor 变阻器Vibration 振动
Voltage 电压
W
Wafer 晶片Wave equation 波动方程Wave guide 波导Wave number 波数Wave-particle duality 波粒二相性Wear-out 烧毁Wire routing 布线Work function 功函数Worst-case device 最坏情况器件
Y
Yield 成品率
Z
Zener breakdown 齐纳击穿Zone melting 区熔法
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