수평형 GaN 전력 소자는 최대 650 V급 스위칭 분야에서 상용 성숙 단계에 가까워지고 있습니다. 그러나 항복전압 대비 RDS_ON × A는 여전히 소재의 이론적 한계에 미치지 못합니다. 이 격차의 일부는 차단 능력과 분산 특성 간의 절충에서, 또 일부는 실리콘 위 GaN의 제한적인 수직 차단 능력에서 비롯됩니다. 이를 줄이기 위한 두 가지 소자 접근법이 있습니다.

• 수직형 GaN 트랜지스터는 수평형 HFET보다 웨이퍼 면적을 적게 차지하여 RDS_ON × A를 10분의 1인 1.0 mΩ·cm²로 낮춥니다. 변형이 없는 호모에피택시는 낮은 배경 도핑의 두꺼운 드리프트층도 구현할 수 있어 1 kV 이상의 차단이 가능합니다.
• 비의도적 도핑 AlN 버퍼 위의 수평형 HFET는 버퍼 계면의 큰 전도대 오프셋으로 GaN 채널을 구속합니다. 그 결과 차단 능력은 높아지고 분산은 줄어듭니다.

FBH는 물리 기반 시뮬레이션으로 두 구조를 모두 개발하며, Bahat-Treidel 박사는 Silvaco 도구가 활용되는 부분을 소개합니다.

• FBH는 GaN 핀 MISFET의 컨덕턴스를 시뮬레이션하고 측정값과 비교하여 검증하며, 형상과 에피택셜층에 따라 어떻게 변하는지 예측합니다.
• 수직형 소자에서는 애벌랜치 모델을 활용해 에지 종단 구조를 설계하고, 결과를 실험 및 이론과 비교합니다.
• AlN/GaN 수평형 HFET에서는 에피택셜 적층 구조에 맞춘 애벌랜치 모델과 포획·탈포획 시뮬레이션을 통해 특이한 동적 온저항을 설명합니다.