碳化硅@@功率器件突破了硅功率器件的性能极限@@，能够应用在高温@@、高频@@、高压@@、大电流等恶劣环境中@@，同时提高@@系统效率@@，降低系统成本@@。然而恶劣的应用环境使得碳化硅@@功率器件的可靠性面临严峻的挑战@@。由于针对碳化硅@@器件材料不同特性的可靠性测试研究@@还未成熟@@，碳化硅@@功率器件的可靠性测试基本沿用硅功率器件的可靠性测试方法@@。碳化硅@@材料的禁带宽度相比@@于硅材料的更大@@@@，SiC MOSFET体二极管@@的正向压降@@VF比@@Si MOSFET体二极管@@的正向压降@@VF更大@@，导致体二极管@@续流的功耗增加@@，因此@@SiC MOSFET体二极管@@的可靠性更值得关注@@。目前@@SiC MOSFET体二极管@@的可靠性研究@@论文和@@报告较少@@，本文针对@@SiC MOSFET的体二极管@@可靠性@@进行研究@@@@。
实验过程@@
派恩杰根据@@JEDEC标准搭建一个能同时测试多颗@@SiC MOSFET体二极管@@可靠性@@的测试平台@@，如图@@@@1所示@@，每颗器件的栅极加负压@@，使用风冷进行散热@@。给@@SiC MOSFET体二极管@@长时间通直流电流@@@@，通过观察器件的正向导通能力与反向阻断能力的退化情况@@，研究@@SiC MOSFET体二极管@@可靠性@@。此平台可以采集器件的壳温然后@@通过上位机控制风扇风速实现自动测试不同的芯片结温@@。
图@@1. 体二极管@@可靠性@@测试平台@@
本文采用派恩杰@@1200V 80mΩ 3pin SiC MOSFET P3M12080K3-732303进行体二极管@@可靠性@@测试@@，测试条件为@@Vgs=-5V，Isd=5A。通过热成像仪看器件的壳温达到@@130℃左右@@，如图@@@@2所示@@。通过公式@@Tj=Tc+Rjc*Pd可估算器件的结温在@@150℃左右@@，其中@@Tj是器件结温@@，Tc是器件壳温@@，Rjc是器件结壳热阻@@，Pd是器件所加功率@@。
图@@2. P3M12080K3体二极管@@可靠性@@壳温@@
P3M12080K3体二极管@@加@@5A直流电流@@1000h后@@，典型点值阈值电压@@Vth、导通电阻@@Rdson、耐压@@Bvdss和@@体二极管@@正向导通压降@@VFSD变化率如图@@@@@@3、图@@4、图@@5、图@@6所示@@。可以看出@@Vth、Rdson、Bvdss和@@VFSD的变化率均较小@@，全部符合规范@@。
图@@3. Vth随时间变化率@@
图@@4. Rdson随时间变化率@@
图@@5. Bvdss随时间变化率@@
图@@6. VFSD随时间变化率@@
P3M12080K3体二极管@@加@@5A直流电流@@1000h后@@，耐压@@曲线@@、转移曲线@@、输出曲线@@、VFSD曲线等变化如图@@@@@@7、图@@8、图@@9、图@@10所示@@。可以看出@@曲线随时间的变化均较小@@，器件的性能稳定@@。
图@@7. 1000h耐压@@曲线@@变化@@
图@@8. 1000h转移曲线@@变化@@
图@@9. 1000h输出曲线@@变化@@
图@@10. 1000h VFSD曲线变化@@
P3M12080K3体二极管@@经过@@1000h直流可靠性测试@@，器件的性能退化均比@@较小@@，器件参数变化率远低于@@20%的失效标准@@。P3M12080K3长时间工作在较高的结温工况且器件性能退化较小@@，说明了派恩杰@@SiC MOSFET功率器件性能稳定可靠性高@@。
文章来源@@：派恩杰半导体@@