研究论文

4 非钳位感性开关条件下FS-IGBT的动态雪崩可靠性增强

绝缘栅双极型晶体管（IGBT）是电力电子设备中的核心元器件，广泛应用于新能源汽车、工业电机驱动等中高电压领域。在其运行过程中，承受非钳位感性开关（UIS）条件下的高能量冲击是一个关键能力，若处理不当可能导致器件发生灾难性失效。UIS测试是评估IGBT可靠性的标准方法，它使器件进入雪崩模式以考验其承受和消耗能量的能力。动态雪崩效应是影响场截止型IGBT（FS-IGBT）性能和可靠性的关键因素。当前，尽管已有大量研究从器件结构、雪崩电流丝等方面探讨了FS-IGBT的动态雪崩效应，但如何通过调整实际应用中的电路参数来有效增强其雪崩可靠性，仍是亟待深入研究的问题。

近日，重庆大学陈显平教授课题组针对自主研发设计的650 V/75 A FS-IGBT，系统研究了其在UIS条件下的动态雪崩效应。该研究团队通过一系列对比实验，深入探讨了母线电压（V_DC）、栅极电压（V_G）、栅极电阻（R_g）、负载电感（L）和温度（T_C）等关键电路参数对器件动态雪崩能力的影响。研究发现，母线电压和栅极电阻对FS-IGBT动态雪崩可靠性的影响较小。

图1. (a) 测量的UIS波形以及在相同栅极脉冲下，不同负载电感L时（b）TCAD仿真的FS-IGBT内部晶格温度和（c）纵向晶格温度曲线。

该文章以题为“Dynamic avalanche reliability enhancement of FS-IGBT under unclamped inductive switching”发表在Journal of Semiconductors上。

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Dynamic avalanche reliability enhancement of FS-IGBT under unclamped inductive switching

Jingping Zhang, Houcai Luo, Huan Wu, Bofeng Zheng, Xianping Chen

J. Semicond. 2025, 46(9), 092101 doi: 10.1088/1674-4926/25020006

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5 一种同时具有0.96 Geps事件输出率及117 kfps灰度成像帧率的128 × 128单片脉冲式混合视觉传感器

基于脉冲的事件视觉传感器（EVS）通过检测场景中的动态变化生成稀疏的脉冲流，具有高时间分辨率、低延迟和低功耗的优势，尤其适用于边缘计算和脉冲神经网络（SNN）系统。然而，EVS仅响应光强变化，缺乏静态纹理信息，限制了其在复杂视觉任务（如图像重建、去模糊等）中的独立应用。现有解决方案多采用分立式CMOS图像传感器（CIS）与EVS的系统级融合，但面临图像配准、同步困难以及系统体积和功耗增加的问题。尽管已有研究尝试在单片集成中结合事件检测与灰度成像，如DAVIS等结构，但其灰度输出仍为非脉冲形式，无法与SNN架构高效协同，且存在动态范围有限、数据异步等问题。因此，开发一种能够同步输出脉冲形式的事件与纹理信息、支持SNN高效处理的单片混合视觉传感器，仍是当前面临的关键挑战。

中国科学院半导体研究所冯鹏课题组提出了一种具有创新性的单片脉冲型混合视觉传感器，其主要突破在于首次在像素级实现了事件检测与脉冲频率调制（PFM）电路的深度融合，能够同步输出两种完全基于脉冲的数据流：一种编码动态变化的事件流，另一种以脉冲密度直接表征纹理强度。该设计解决了现有混合视觉传感器无法提供全脉冲式输出的核心问题，其输出的灰度信息同样以脉冲形式表达，从而更好匹配脉冲神经网络（SNN）的同步计算架构，为构建高效、低延迟的端侧SNN视觉处理系统提供了关键的数据基础。在技术实现上，传感器采用分组同步地址事件表征（SAER）读出策略，大幅提升了事件读取效率。芯片基于180 nm工艺实现，实测达到0.96 Geps事件输出率和117.1 kfps灰度成像帧率，功耗仅为60.1 mW，在性能与能效上展现了显著优势。

该传感器凭借高事件吞吐率（0.96 Geps）、高纹理帧率（117.1 kfps）及完整的脉冲数据输出特性，在未来边缘计算和高速视觉场景中具有广阔应用前景。它非常适用于自动驾驶系统的高速目标检测与追踪、工业环境下的精密视觉监控与测量、无人机自主避障及姿态控制，以及增强现实（AR）设备中的实时低延迟交互。其脉冲数据流天然匹配脉冲神经网络（SNN），为端侧实现高效、低功耗的类脑视觉处理提供了硬件基础，有望推动SNN在真实世界动态场景中的大规模应用。

图1. (a) 芯片照片。(b) 像素拓扑。

该文章以题为“A 128 × 128 monolithic spike-based hybrid-vision sensor with 0.96 Geps and 117 kfps”发表在Journal of Semiconductors上。

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A 128 × 128 monolithic spike-based hybrid-vision sensor with 0.96 Geps and 117 kfps

Huanhui Zhang, Chi Zhang, Xu Yang, Zhe Wang, Cong Shi, Runjiang Dou, Shuangming Yu, Jian Liu, Nanjian Wu, Peng Feng, and  Liyuan Liu

J. Semicond. 2025, 46(9), 092201. doi: 10.1088/1674-4926/25020010

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6 通过优化n-AlGaN欧姆接触特性提升远深紫外LED器件性能

峰值波长短于240 nm的AlGaN基深紫外LED（far-UVC LED）有望实现人机共存的安全消杀，突显了其更广泛的应用潜力。然而，要制备far-UVC LED，要求AlGaN结构材料中Al组分极高，特别是n-AlGaN层Al组分要达到80%以上。但是，由于高Al组分n-AlGaN电子亲和势低，少有金属功函数能与其匹配，因此在n型接触电极和高Al组分n-AlGaN之间存在着显著的肖特基势垒，非常不利于电子的注入，导致大量热量产生，导致器件性能低下，迫切需要提升其接触性能。

近日，中国科学院长春光机所黎大兵课题组在Al含量超过80%的n-AlGaN上制备了V/Al/Ti/Au的V基电极，并研究了高温退火过程中金属扩散与接触性能之间的关系。实验表明，电极中V厚度的减小促进了Al向n-AlGaN表面的扩散，这有利于氮空位的形成，从而增加了局部电子浓度，导致比接触电阻率降低。然后，增加Al厚度会抑制Au向n-AlGaN表面的扩散，从而抑制肖特基势垒的上升。他们在n-Al_0.81Ga_0.19N上获得了V(10 nm)/Al(240 nm)/Ti(40 nm)/Au(50 nm)的优化n电极，实现了7.30 × 10⁻⁴ Ω·cm²的优化比接触电阻率。基于高Al组分n-AlGaN的优化n电极制备方案，有效降低了峰值波长为233.5 nm的far-UVC LED工作电压。这对进一步提升far-UVC LED器件性能具有重要意义。

图1.（a）发光波长为233.5纳米的远深紫外LED电致发光光谱；（b）远深紫外LED器件的I-V曲线与光输出功率曲线，Device 1为n型电极未优化器件，Device 2为n型电极优化器件。

该文章以“Reducing specific contact resistivity of V/Al/Ti/Au n-electrode on n-AlGaN with Al content over 80% for far-UVC LEDs”为题发表在Journal of Semiconductors上。

文章信息：

Reducing specific contact resistivity of V/Al/Ti/Au n-electrode on n-AlGaN with Al content over 80% for far-UVC LEDs

Jiale Peng, Ke Jiang, Shanli Zhang, Jianwei Ben, Kexi Liu, Ziyue Qin, Ruihua Chen, Chunyue Zhang, Shunpeng Lv, Xiaojuan Sun,  and Dabing Li

J. Semicond. 2025, 46(9), 092501. doi: 10.1088/1674-4926/25010026

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