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碳化硅的長期運行可靠性是目前業內關注的核心問題之一。由于寬禁帶半導體器件本身的特性,如大量的界面陷阱導致的閾值電壓漂移問題,傳統的基于硅器件的失效模型已無法充分覆蓋碳化硅的情況;研究表明需要采取動態的老化測試手段來進行評估。
針對SiC分立器件和模塊,廣電計量參照JEDEC、AECQ101及AQG324標準進行檢測驗證,能力不僅覆蓋用于驗證傳統Si器件長期穩定性的所有方法,還開發了針對SiC器件不同運行模式的特定試驗,在較短時間內了解功率器件的老化特性,見表1。
表1 SiC器件/模塊特定可靠性試驗
試驗 |
試驗條件 |
HV-H3TRB |
VDS=0.8VDSmax,Ta=85°C, RH=85%,t≥1000h |
高溫高濕反偏測試HTRB |
VDS=VDSmax,Tvj=175°C,VG =-10 V,t≥1000h |
動態高溫高濕反偏測試H3TRB |
VDS>0.5VDSmax,dVDS/dt(at DUT)>30V/ns, 15kHz≤f≤25 kHz,Ta=85°C, RH = 85%,t≥1000h |
動態反向偏壓(DRB) |
VDS≥0.8VDSmax,dVDS/dt (at DUT)=50V/ns,f ≥25 kHz,Ta= 25°C,t≥1000h |
動態柵偏(DGS) |
VGS = +22 to -8 f = 20 kHz, 10% duty cycle, VDS = 0, Tj=175 |
動態HTGB |
Ta=25℃;VDS=0V;dVGS/dt=1V/ns; f=100kHz;VGS=-4V/21V; 10^11cycles; |
動態高溫正向偏壓測試HTFB |
SiC體二極管雙極退化 |
試驗咨詢:鐘工 150-1416-6472 |
DGS(Dynamic gate stress)測試
DGS測試在測試過程中,會向DUT(待測器件)的柵極以矩形波信號形式施加應力信號,應力循環作用期間,會同時將DUT調整至所需的應力溫度。按照規定的時間間隔要求,暫停施加應力,并測量DUT的Vth。DGS測試主要是用于檢查多個SiC芯片并聯不均流問題,檢測模塊Layout對SiC芯片動態Vth漂移、Rdson增加以及效率降低的影響。
DRB(Dynamic reverse bias)測試
DRB測試主要是通過高du/dt的作用,完成對器件內部鈍化層結構的充放電,從而達到對SiC器件加速老化的目的。DRB測試能夠較好的檢測出SiC器件鈍化層結構的缺陷,也能夠發現生產過程中以及封裝材料里的有害離子污染。因此,對于SiC功率器件來說,動態的反偏測試是強烈建議的。
DH3TRB(Dynamic high-humidity, high-temperature reverse bias)測試
DH3TRB測試是為了驗證整個SiC器件結構的薄弱環節——難以完全密封的問題。半導體芯片和接合線位置的硅膠由于材料性質原因會被濕氣進入并到達鈍化層。器件的鈍化層結構缺陷和芯片邊緣密封中的弱點,在濕度的作用下,會受到負載的不同影響。同時,污染物也能夠通過濕氣傳輸轉移到關鍵區域,進而導致器件失效。DH3TRB測試是針對于SiC器件附加的通用可靠性測試項目。目前,針對高du/dt條件下,SiC器件的薄弱環節能否被檢測出來,相應的測試標準也仍在探索階段[9]。
廣電計量參照JEDEC、AECQ101及AQG324標準進行檢測驗證,在較短時間內了解功率器件的老化特性。
試驗咨詢:鐘工 150-1416-6472