SiC和GaN器件在比硅器件更高的应力水平下使命白虎 做爱。半导体和汽车行业对此有严格的资历测试。

碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）宽带隙（WBG）技艺在好多高功率界限皆以其优于硅（Si）的性能上风而闻名，包括其高成果和高开关频率。关联词，与单晶硅不同的是，SiC和GaN具有额外的想象和哄骗问题，工程师在将这些技艺用于想象时需要料理这些问题。

与Si比较，SiC和GaN的额外之处

SiC和GaN WBG功率器件用于功率改换、开关和戒指哄骗，因此电位老化是关键想象有策动的一部分。这在要求更高的汽车和工业哄骗中尤为紧迫，但数据中心、消耗电子、买卖和其他居品的系统想象东说念主员也应该不异了解这些问题。图1表示了SiC MOSFET和GaN高电子迁徙率晶体管 （HEMT） 技艺的彭胀使命界限。

图1.Si、GaN和SiC功率器件遮蔽通盘功率界限

SiC MOSFET将电压和开关频率彭胀到Si器件除外。诚然电压不高，但GaN将频率彭胀到相称高的界限内。为了料理图1中的彭胀使命界限，图 2将SiC和GaN技艺的关键参数与Si进行了比较。

图2.Si、SiC和GaN材料特色如何影响想象讨论身分

与Si不同，SiC具有更高的导热悉数和击穿电场强度（与较宽的带隙议论）。这些身分使其成为高频和高功率哄骗的优秀材料。整个这些高应力情况皆需要进行强项测试，以提供相宜的长期功能和可罗致的使用寿命。SiC和Si基MOSFET之间的关键互异之一是由于外皮颓势形成的，即栅极氧化层中的眇小失真，其行为访佛于局部氧化物变薄。诚然较厚的栅极氧化工艺和议论筛选方法不错最大落拓地减少这个问题，但还必须料理其他身分以及想象和哄骗方面的互异。

不异，GaN也有一些与Si器件不同的行为。一个例子是动态的RDS（开启），一种可能跟着时候的推移而加多的阻力。在制定GaN HEMT的认证策动时，您还必须讨论Si和GaN器件结构和材料系统之间的互异。

行业测试法式和可靠性

联结电子开采工程委员会（JEDEC）和汽车电子委员会（AEC）是两个行业组织白虎 做爱，为半导体器件的测试和强项提供具体和详备的法式。这两个组织皆专注于功率半导体的可靠性问题和预期寿命。

为了满足汽车哄骗中的老化和可靠性要求，汽车电子委员会制定了适用于Si的AEC-Q101（汽车级分立半导体应力测试资历认证）。它将妥当SiC和GaN功率器件。跟着电动汽车电压的进步和预期寿命的延长，东说念主们提议对这些WBG开采进行修改。

JEDEC具有JESD47（集成电路应力测试驱动强项），适用于各式元件，为不太极点的哄骗提供了基准强项方法。JEDEC小组委员会JC-70.1提供 GaN额外的测试、数据表和强项法式，小组委员会JC-70.2针对SiC技艺。JEDEC在本课程中为 GaN和SiC器件制定了多项指南和测试方法。这包括JEP173基于GaN HEMT的功率改换器件的动态导通电阻测试方法指南。为了确保行业奋力充摊派理SiC和GaN功率器件的寿命和老化特色，英飞凌发起并促成了JEDEC小组委员会JC-70.1和 JCX-70.2的缔造。

查验和法式

SiC功率器件的两个紧迫可靠性问题是栅极氧化层和阈值电压踏实性。由于SiC功率MOSFET包含栅极氧化层，因此会跟着时候的推移发生一个称为时候议论介电击穿（TDDB）的历程。栅极氧化物在越过其固有寿命后会剖判、变质和失效。

SiC功率器件和Si技艺的另一个影响是偏置温度不踏实性（BTI）。在高温下对SiC（或Si）MOSFET的栅极施加恒定的直流偏置时，阈值电压和电位导通电阻可能会发生变化。偏移的幅度和极性取决于应力条目（偏置、时候和温度）。

Si技艺认证使用测量-应力-测量（MSM）序列，该序列由重叠施加的栅极偏置和温度应力构成，然后是读数来考证想象。可是，读出时序会显贵影响阈值电压漂移测量。

Infineon提议了一个阳性BTI（PBTI）测试序列，以赢得更出色的可重叠性，如图3所示。预退换脉冲更接近于哄骗中的栅极开关，并减少了读出蔓延和器件历史记载的影响。由于SiC中的DC BTI会导致可靠性问题，因此需要通过优化器件处理并使用相宜的测量方法仔细评估来最大落拓地减少可靠性问题。此测试有助于该历程。

图3.预处理PBTI的测量序列包括一个蓄积（应力）脉冲、第一个读数、第二个蓄积脉冲和第二个读数。跟着时候的推移，第二个读数会产生最踏实和可重叠的收尾

国产av

为了进步发现SiC外部故障的可能性，Infineon开发了马拉松式压力测试，行为灵验筛选方法的基线。马拉松测试以比TDDB测试低得多的栅极偏置实施，其盘算推算是检测由关键的外部栅极氧化失真引起的早期器件故障，并索取紧迫的模子参数来想象出厂居品测试的测试形式。这些测试使用100天的压力期。数以千计的器件在接近使命条目的参数界限内平行拉伸。

任何技艺发布的其他强制性强项测试包括高温反向偏置（HTRB）、高湿度、高和煦高压反向偏置测试（H3TRB）和高温栅极应力（HTGS）测试。关于法式H3TRB强项，T=85°C，相对湿度 （rH）= 85%和VDS系列=80V的电压。关联词，在更高的电压下出手时，HV-H3TRB具有VDS系列= 80%V踱步式存储是测试SiC器件抗湿度可靠性的更合适步伐。表1表示了Infineon汽车认证的这一测试条目和其他修改后的测试条目。

GaN测试

硅和GaN HEMT器件之间的永别在于，当在加快漏源电压和温度条目下进行测试时，GaN HEMT 的故障率在很猛进度上取决于电压。量化和模拟 GaN HEMT反向偏置寿命以确保使命达到想象限值特别紧迫。GaN器件不会雪崩，而且不错承受比硅器件高得多的电压应力而不会出现故障。关联词，它们在如斯高电压下的使用寿命是有限的。

GaN器件的第二个关键新退化机制是安全使命区 （SOA）开关或动态高温使命寿命（DHTOL）。为了料理这一机制，Infineon和其他半导体制造商发布了长期哄骗开关数据，表示开采在硬开关哄骗中踏实出手了1，000小时到3，000 小时。

在GaN器件中，动态RDS（开启）是由加工历程中拿获的电荷引起的，或者是由于动态冲击不错与通说念中的二维电子气体（2DEG）密度互相作用并改变其密度，从而加多RDS（开启）.在开发历程中，紧迫的是要确保在典型哄骗中导通损耗的议论加多较低，而且动态RDS（开启）不会失败。图 4表示了GaN特异性老化等测试的选录。通过这些测试即可赢得及格的GaN器件并最大落拓地减少老化影响。

图4.针对p-GaN门控HEMT的新可靠性测试与法式 JEDEC测试相联结

从半导体技艺的角度看老龄化

对细节的讲理使极品葡萄酒和功率半导体大要很好地陈酿并兑现其盘算推算。由于SiC和GaN WBG器件在更高的使命频率和/或更高的使命电压下使命，而且其想象中的材料互异很大白虎 做爱，因此SiC和GaN WBG器件需要通过更严格的测试进行评估和强项。正在进行的研发正在进步最新的SiC和GaN WBG功率晶体管的令东说念主印象深化的可靠性智力。跟着每一代开采的向上，老化方面也会得到改善。

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