碳化硅器件動態(tài)特性測試技術(shù)剖析

  作者：高遠，泰科天潤應用測試中心總監(jiān)，第三代半導體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟產(chǎn)業(yè)導師，泰克科技電源功率器件領域外部專家。

  ICC訊 碳化硅功率器件作為新一代功率半導體器件，以其優(yōu)異的特性獲得了廣泛的應用，同時也對其動態(tài)特性測試帶來了挑戰(zhàn)，現(xiàn)階段存在的主要問題有以下三點：

  第一點是，都講碳化硅器件動態(tài)特性測試很難，但動態(tài)特性到底包含哪些，測試難點是什么?并沒有被系統(tǒng)地梳理過，也沒有形成行業(yè)共識。

  第二點是，得到的測試結(jié)果是否滿足需求，或者說“測得對不對”，還沒有判定標準。這主要源自大部分工程師對碳化硅器件動態(tài)特性還不夠了解，不具備解讀測試結(jié)果的能力。

  第三點是，芯片研發(fā)、封裝設計與測試、系統(tǒng)應用等各個環(huán)節(jié)的人員之間掌握的知識存在鴻溝，又缺乏交流，會導致測試結(jié)果能發(fā)揮的作用非常有限，同時下游的問題不能在上游就暴露并解決，對加快產(chǎn)業(yè)鏈閉環(huán)速度造成負面影響。

  Part 1：碳化硅器件動態(tài)特性

  提到動態(tài)特性，大家的第一反應一定是開關(guān)特性，這確實是功率器件的傳統(tǒng)核心動態(tài)特性。由于其是受到器件自身參數(shù)影響的，故器件研發(fā)人員可以根據(jù)開關(guān)波形評估器件的特性，并有針對性地進行優(yōu)化。另外，電源工程師還可以基于測試結(jié)果對驅(qū)動電路和功率電路設計進行評估和優(yōu)化。

  當SiC MOSFET應用在半橋電路時就會遇到串擾問題，可能會導致橋臂短路和柵極損傷。SiC MOSFET的開關(guān)速度快、柵極負向耐壓能力差，使得串擾問題是影響SiC MOSFET安全運行的棘手問題和限制充分發(fā)揮其高開關(guān)速度的主要障礙之一。所以我們認為串擾特性應該算作碳化硅器件動態(tài)特性的一部分，這既能體現(xiàn)開關(guān)過程的影響，又能體現(xiàn)現(xiàn)階段碳化硅器件相對于硅器件的特殊性。