Planar edge terminations and related manufacturing process technology for high power 4H-SiC diodes

Consultable des del TDXTítol obtingut de la portada digitalitzadaEls dispositius semiconductors de potència es requereixen per transmetre o rebre gairebé qualsevol tipus de senyal elèctrica i energia electromagnètica. En temps de constant augment del consum energètic i de la sensibilitat medi-ambiental, aquests petits dispositius poden dura a terme un gran paper. Un aspecte molt important és la elecció del material semiconductor. El carbur de silici (SiC) es un semiconductor de ample banda prohibida que té algunes de les propietats desitjades per a la reducció de pèrdues energètiques. Amb aquest material es poden fer servir regions conductores més fines sense disminuir el voltatge de ruptura gràcies al seu gran valor de camp elèctric de ruptura. Això es tradueix en caigudes de tensió en directe més petites, a més de permetre també una reducció en les pèrdues de commutació gracies a la petita quantitat de portadors que s'han de buidar després del blocatge en invers. A més a més, la amplia banda prohibida i la gran conductivitat tèrmica del SiC en comparació amb el silici permet al dispositius basats en SiC treballar amb densitats de corrent més altes i a més altes temperatures. El tamany i la complexitat del sistemes de potència es redueixen significativament amb components més petits i menors requeriments de sistemes de refredament. Aquesta tesi investiga el disseny, la fabricació i la caracterització de diodes bipolars, Schottky i JBS (Junction Barrier Rectifier) en SiC. S'ha desenvolupat una seqüència de processament basada en la tecnologia de processat de silici disponible a la sala blanca del CNM. A mesura que es millora la tecnologia del material, el paper del disseny de dispositius de potència en SiC esdevé més important. Específicament, per poder extraure totes les capacitats del SiC respecte a la tensió de ruptura es requereix una terminació perifèrica adequada del dispositiu per tal de reduir el fenomen de field crowding que es produeix a la perifèria de la unió principal i que redueix significativament el voltatge de ruptura ideal del dispositiu. Així doncs, un dels objectius principals d'aquesta tesi és el disseny i desenvolupament de terminacions altament efectives per a diodes planars de SiC. Al capítol segon es presenta el disseny i optimització de diferents tècniques de terminació mitjançant l'ús de simuladors numèrics comercials calibrats específicament per al 4H-SiC. La major atenció es centra en la terminació denominada JTE (Junction Termination Extension), i en una nova terminació desenvolupada durant aquest treball de tesi denominada «Floating guard rings assisted JTE», amb la qual s'ha aconseguit una gran eficàcia. La caracterització i l'anàlisi dels principals processos involucrats en la fabricació dels nostres dispositius es resumeix al capítol tercer, a on es detallen els processos de implantació iònica, recuit d'activació de les impureses i la formació dels contactes. Els resultats obtinguts es poden transferir directament a la fabricació de dispositius comercials de SiC. El capítol quart mostra la gran eficàcia que les nostres terminacions han demostrat en els diodes fabricats, especialment amb la nova estructura proposada. A més a més, també s'analitza el funcionament en invers dels diodes així com alguns aspectes tecnològics de segon ordre que habitualment no es tenen en compte però que nosaltres hem demostrat que poden ser de gran importància per al correcte funcionament dels dispositius. Finalment, el capítol cinquè dona a conèixer el funcionament en directe i a altes temperatures (fins a 300ºC) dels tres tipus de diodes fabricats: bipolars (PiN), Schottky i JBS.Power semiconductor devices are required whenever sending, transmitting or receiving almost any type of electrical and electromagnetic energy or signal/information. In times of escalating power consumption and increasing environmental awareness, these small electronic devices can play a big role. Of large importance is naturally the choice of semiconductor material. Silicon carbide (SiC) is a wide bandgap material that has some of the desired properties to reduce these losses. Short drift regions can be utilized without reducing the blocking voltage thanks to the extremely high electric field strength. This instantly leads to a smaller on-state voltage drop, but also a reduction in switching losses of the device due to the decreased amount of charge carriers that must be swept away after blocking. Moreover, the wide bandgap and high thermal conductivity of SiC compared to silicon allow higher current densities and higher operating temperatures of the devices. The size and complexity of power systems are significantly reduced with smaller components and reduced need for cooling systems. This thesis concerns the design, process integration, fabrication and evaluation of PiN, JBS and Schottky rectifiers in SiC. A process sequence has been developed based on the available silicon process technology in the CNM cleanroom environment.. As the material technology continues to improve, the role of SiC power device design is becoming more important. Specifically, to fully exploit the high reverse blocking capabilities of SiC, proper device edge termination is required to alleviate the device from the well known field crowding effect at the main junction edge that significantly decreases the theoretical one-dimensional breakdown voltage. Thus, one principal aim of this thesis is the design and development of high efficient edge terminations for high power planar SiC diodes. In Chapter 2, it will be presented the design and optimisation of various edge termination techniques using specific 4H-SiC calibrated numerical simulations. Main attention will be focused on junction termination extension techniques (JTE), and a novel edge termination structure namely «Floating guard rings assisted JTE» is presented with great blocking performances. Characterisation and analysis of the main processes involved in the fabrication of our high power diodes are reported in Chapter 3, including ion implantation, activation annealing and contact formation. The obtained results are directly applicable and focus on important problems in the fabrication of SiC power devices. Chapter 4 demonstrates the high blocking efficiency on our fabricated diodes of our previously designed edge terminations, specially that of the novel developed structure, and an analysis of the breakdown behaviour will be reported. Moreover, we also analyse secondary order design parameters, which are not usually considered but clearly important as our results will shown. Finally, Chapter 5 covers the current-voltage performance at high temperature operation, up to 300ºC, of the three different power rectifiers fabricated: PiN, JBS and Schottky

Influencia de las estrategias de neuromarketing para el posicionamiento de las marcas Coca Cola y Pepsi Co en los consumidores de la ciudad de Estelí en el año 2015

El presente trabajo investigativo tiene como objeto analizar la influencia de las estrategias de neuromarketing en el posicionamiento de las marcas Coca Cola y Pepsi Co en los consumidores de la ciudad de Estelí, ya que hoy en día muchas de las marcas están apostando a que los nuevos avances en las neurociencias, son la solución perfecta para entender el porqué del comportamiento de los consumidores y sus decisiones de compra. El propósito de esta investigación contribuye a comprender mejor las reacciones de los consumidores de bebidas gaseosas en la ciudad de Estelí, además de obtener un mejor conocimiento de los estímulos que condicionan las decisiones en el mercado y una reflexión sobre las causas profundas que afectan al funcionamiento del marketing tradicional utilizado por nuestras marcas y empresas, tanto a nivel local como nacional, y que por el solo hecho de desconocer un sin número de avances científicos en el campo de las neurociencias hoy en día muchas de ellas no ha sido capaces de cumplir con su metas y objetivos planteados. En el marco teórico de esta investigación encontrara información de mucho interés que da un sustento científico a la misma, a partir de diversas teorías y estudios realizados por especialistas en diversas áreas como las neurociencias, marketing, economía, sociología, psicología, medicina humana, entre otras. En la investigación se plantea como hipótesis que las marcas Coca Cola y Pepsi Co han logrado posicionarse en la mente de los consumidores de la ciudad de Estelí, debido a la influencia de las estrategias de neuromarketing que utilizan para generar un mayor impacto emocional; a partir de las variables neuromarketing, consumidores, posicionamiento, marca y publicidad, se diseñaron los instrumentos y métodos para la recolección de la información necesaria, que dan salida a los objetivos formulados en la investigación. En el apartado diseño metodológico, se describen todos los elementos metodológicos que fundamentan el proceso investigativo que se llevó acabo, como son; el enfoque de la investigación, universo, muestra, métodos, técnicas y herramientas utilizadas para la recolección y procesamiento de la información, pero además se encuentran procedimientos realizados en cada uno de los 5 experimentos a los que fueron sometidos personas de diferentes edades y sexos. Se logró obtener resultados relevantes que demuestran que estas marcas han logrado su posicionamiento de manera efectiva en la mente de los consumidores de la ciudad de Estelí; a través de diversas estrategias de neuromarketing que logran generar un mayor impacto emocional, logrando en los consumidores lovemark y engagement; y muchas de estas estrategias pueden ser retomados e implementadas por empresas locales en nuestro país que les permitan cumplir con sus objetivos empresariales, pero además lograr un verdadero nivel de posicionamiento en la mente de sus consumidores

Monotonicity of a profile of rankings with ties

International Conference, IPMU (17th. 2018. Cádiz

Leveraging energy saving capabilities of current EEE interfaces via pre-coalescing

The low power idle mode implemented by Energy Efficient Ethernet (EEE) allows network interfaces to save up to 90% of their nominal energy consumption when idling. There is an ample body of research that recommends the use of frame coalescing algorithms—that enter the low power mode as soon as there is no more traffic waiting to be sent, and delay the exit from this mode until there is an acceptable amount of traffic queued—to minimize energy usage while maintaining an acceptable performance. However, EEE capable hardware from several manufactures delays the entrance to the low power mode for a considerable amount of time (hysteresis). In this paper we augment existing EEE energy models to account for the hysteresis delay and show that, using the configuration ranges provided by manufacturers, most existing EEE networking devices are unable to obtain significant energy savings. To improve their energy efficiency, we propose to implement frame coalescing directly at traffic sources, before reaching the network interface. We also derive the optimum coalescing parameters to obtain a given target energy consumption at the EEE device when its configuration parameters are known in advance.Agencia Estatal de Investigación | Ref. TEC2017-85587-

End-to-end active queue management with Named-Data Networking

The innovative information-based Named-Data Networking (NDN) architecture provides a good opportunity to rethink many of the design decisions that are taken for granted in the Internet today. For example, active queue management (AQM) tasks have been traditionally implemented in the routers to alleviate network congestion before their buffers fill up. However, AQM operations could be performed on an end-to-end basis by taking advantage of NDN features. In this paper, we provide an implementation of an AQM algorithm for the NDN architecture that we use to drive a classical AIMD-based congestion control protocol at the receivers. To accomplish this, we take advantage of the 64-bit Congestion Mark field present in the link layer of NDN packets to encode both rate and delay information about each transmission queue along a network path. In order to make the solution scalable, this information is delivered stochastically, guaranteeing that receivers get accurate and updated information about every pertinent queue. This information is enough to implement the well-known controlled delay (CoDel) AQM algorithm. Simulation results show that our client-located CoDel implementation is able to react to congestion when the bottleneck queuing delay surpasses the 5 ms target set by the usual in-network CoDel implementation and, at the same time, get a fair and efficient share of the available transmission capacityAgencia estatal de investigación | Ref. PID2020-113240RB-I00Universidade de Vigo/CISU

Estudio de las fases predominantes y caracterización de las escorias del proceso de obtención de ferro níquel

En el procesamiento de mineral laterítico de Níquel el proceso de fusión se realiza en un Horno de Arco Eléctrico, de donde se obtienen dos productos: metal y escoria. La escoria es del orden de 16 veces la cantidad de Metal, lo que equivale a 3.800 toneladas diarias. La operación de este reactor depende de las propiedades de la escoria, en especial su temperatura de fusión. La escoria contiene principalmente 4 especies, MgO-SiO2-Al2O3- FeO (MSAF). Muestras típicas de escoria se caracterizan, y se ubican en el diagrama cuaternario y a partir de este se obtiene un pseudobinario, con las regiones de estabilidad de los diferentes componentes y con las fases predominantes

Cache Placement in an NDN Based LEO Satellite Network Constellation

The efforts to replace the successful, albeit aging, TCP/IP Internet architecture with a better suited one have driving research interest to information-centric alternatives. The Named Data Networking (NDN) architecture is probably one of the main contenders to become the network layer of the future Internet thanks to its inbuilt support for mobility, in-network caching, security and, in general, for being better adapted to the needs of current network applications. At the same time, massive satellite constellations are currently being deployed in low Earth orbits (LEO) to provide a backend for network connectivity. It is expected that, very soon, these constellations will function as proper networks thanks to inter-satellite communication links. These new satellite networks will be able to benefit from their greenfield status and the new network architectures. In this paper we analyze how to deploy the network caches of an NDN-based LEO satellite network. In particular, we show how we can jointly select the most appropriate caching nodes for each piece of content and how to forward data across the constellation in two simple alternative ways. Performance results show that the caching and forwarding strategies proposed reduce path lengths up to a third with just a few caching nodes while, simultaneously, helping to spread the load along the network.Comment: 9 pages, 5 figure