Prueba de fiabilidad de los dispositivos de potencia de SiC

Retos y soluciones

La razón por la que el carburo de silicio (SiC) se utiliza ampliamente en los vehículos eléctricos es que tiene tres características de "alta tensión soportada", "baja resistencia a la conexión" y "alta frecuencia", que son más adecuadas para los vehículos que los semiconductores basados en silicio. En primer lugar, desde la perspectiva de las características del material, el carburo de silicio (SiC) tiene menor resistencia y menor pérdida de potencia durante la conducción de corriente, lo que no sólo permite un uso más eficiente de la potencia de la batería del vehículo eléctrico, sino que también reduce el problema del calor generado por la alta resistencia tradicional. Reduce el coste de diseño del sistema de refrigeración.

En segundo lugar, el carburo de silicio (SiC) puede soportar un alto voltaje de hasta 1200V, lo que reduce la pérdida de corriente cuando se conmuta el interruptor semiconductor basado en silicio, resuelve el problema de la disipación de calor, y también hace que el uso de las baterías de los vehículos eléctricos sea más eficiente, y que el diseño del control del vehículo sea más sencillo. En tercer lugar, el carburo de silicio (SiC) tiene una mejor resistencia a las altas temperaturas que los semiconductores tradicionales basados en silicio (Si), y puede soportar hasta 250 ° C, lo que es más adecuado para el funcionamiento de la electrónica de automoción de alta temperatura.

Por último, el área del chip de carburo de silicio (SiC) tiene las características de resistencia a altas temperaturas, alto voltaje y baja resistencia. Se puede diseñar para que sea más pequeño. El espacio extra hace que el espacio de conducción de los vehículos eléctricos sea más cómodo, o la batería puede hacerse más grande para conseguir un mayor kilometraje.

Desde la perspectiva del desarrollo tecnológico y el progreso de los MOS basados en silicio (Si) a los basados en carburo de silicio (SiC), el mayor reto es resolver el problema de la fiabilidad del producto, y entre los muchos problemas de fiabilidad, el voltaje umbral del dispositivo (Vth) es particularmente importante. La deriva es el más crítico, es el foco de muchos trabajos de investigación científica en los últimos años, y también es el parámetro central para evaluar el nivel de fiabilidad técnica de cada producto MOSFET de SiC.

En comparación con el material Si, la estabilidad del voltaje umbral del MOSFET de carburo de silicio SiC es relativamente pobre, y también tiene un gran impacto en el lado de la aplicación. Debido a la diferencia en la estructura cristalina, en comparación con los dispositivos de silicio, hay un gran número de estados de interfaz en la interfaz SiO2-SiC, lo que provocará la deriva de la tensión umbral bajo la acción de la tensión electrotérmica, y la deriva es más evidente a altas temperaturas, lo que afectará gravemente al dispositivo en el extremo del sistema. fiabilidad de la aplicación.

Según JEDEC JEP183:2021 "Guidelines for Measuring Threshold Voltage (VT) of SiC MOSFETs", T_CITIIA 109-2022 "Technical Specifications for Silicon Carbide Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor (SiC MOSFET) Modules for Electric Vehicles", T/CASA 006-2020 "Silicon Carbide Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor General Technical Specifications" y otros requisitos, en la actualidad, Wuhan PRECISE Instrument ha desarrollado independientemente una serie de productos de medidores de fuente como medidor de fuente de pulso de serie P, fuente de alimentación programable de alto voltaje de serie E, fuente de alimentación de pulso de alta corriente de serie HCPL adecuada para la prueba de voltaje umbral de dispositivo de potencia de carburo de silicio (SiC) y otras pruebas de parámetros estáticos, Cubre todos los métodos de prueba de fiabilidad actuales.