本研究提出了一种针对SiC MOSFET在交变栅极驱动条件下的加速退化模型。该模型综合考虑了栅极负偏置电压、结温、栅极电压上升时间和开关次数等多个应力因素,通过分析阈值电压变化来预测器件的退化速率。
背景技术
SiC作为新一代半导体材料的代表,与硅(Si)相比具有更宽的带隙、更好的导热性和更高的电子迁移率,促使包括MOSFET在内的众多电力电子器件采用SiC作为Si的替代品。然而,SiC MOSFET的应用潜力受到严重可靠性问题的阻碍,主要与其栅氧化层有关。栅氧化层在栅极偏置电压长期作用下出现阈值电压漂移现象,被称为偏置温度不稳定性(BTI)。然而,在开关电源和逆变器等典型应用工况下,SiC MOSFET栅极驱动常表现为正负交变而非恒定偏置。在该驱动模式下,SiC MOSFET的阈值电压漂移规律与经典的BTI存在根本性的差异,被称为交流BTI。对于这种失效机理,目前已有的线性或超线性退化轨迹拟合模型尚不能量化描述温度和偏置电压等加速因素的影响,严重制约了SiC MOSFET在绝大多数应用场景中的有效可靠性评估和寿命预测。
实现思路