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碳化硅（SiC）之所以被電動(dòng)車(chē)大量采用，因具有“高耐壓”、“低導通電阻”、“高頻”這三個(gè)特性，相較硅基半導體更適合車(chē)用。從硅基（Si）到碳化硅（SiC）MOS的技術(shù)發(fā)展與進(jìn)步進(jìn)程來(lái)看，面臨的最大挑戰是解決產(chǎn)品可靠性問(wèn)題，而在諸多可靠性問(wèn)題中尤以器件閾值電壓（Vth）的漂移最為關(guān)鍵，是近年來(lái)眾多科研工作關(guān)注的焦點(diǎn)，也是評價(jià)各家 SiC MOSFET 產(chǎn)品技術(shù)可靠性水平的核心參數。 由于SiC MOSFET與Si MOSFET特性的不同，SiC MOSFET的閾值電壓具有不穩定性，在器件測試過(guò)程中閾值電壓會(huì )有明顯漂移，導致其電性能測試以及高溫柵偏試驗后的電測試結果嚴重依賴(lài)于測試條件。因此SiC MOSFET閾值電壓的準確測試，對于指導用戶(hù)應用，評價(jià)SiC MOSFET技術(shù)狀態(tài)具有重要意義。
根據第三代半導體產(chǎn)業(yè)技術(shù)戰略聯(lián)盟目前的研究表明，導致SiC MOSFET的閾值電壓不穩定的因素有以下幾種： 01柵壓偏置 通常情況下，負柵極偏置應力會(huì )增加正電性氧化層陷阱的數量，導致器件閾值電壓的負向漂移，而正柵極偏置應力使得電子被氧化層陷阱俘獲、界面陷阱密度增加，導致器件閾值電壓的正向漂移。 02測試時(shí)間 高溫柵偏試驗中采用閾值電壓快速測試方法，能夠觀(guān)測到更大比例受柵偏置影響改變電荷狀態(tài)的氧化層陷阱。反之，越慢的測試速度，測試過(guò)程越可能抵消之前偏置應力的效果。 03柵壓掃描方式 SiC MOSFET高溫柵偏閾值漂移機理分析表明，偏置應力施加時(shí)間決定了哪些氧化層陷阱可能會(huì )改變電荷狀態(tài)，應力施加時(shí)間越長(cháng)，影響到氧化層中陷阱的深度越深，應力施加時(shí)間越短，氧化層中就有越多的陷阱未受到柵偏置應力的影響。 04測試時(shí)間間隔 國際上有很多相關(guān)研究表明，SiC MOSFET閾值電壓的穩定性與測試延遲時(shí)間是強相關(guān)的，研究結果顯示，用時(shí)100μs的快速測試方法得到的器件閾值電壓變化量以及轉移特性曲線(xiàn)回滯量比耗時(shí)1s的測試方法大4倍。 05溫度條件 在高溫條件下，熱載流子效應也會(huì )引起有效氧化層陷阱數量波動(dòng)，或使SiC MOSFET氧化層陷阱數量增加，最終引起器件多項電性能參數的不穩定和退化，例如平帶電壓VFB和VT漂移等。 根據JEDEC JEP183:2021《測量SiC MOSFETs閾值電壓(VT)的指南》、T_CITIIA 109-2022《電動(dòng)車(chē)輛用碳化硅金屬氧化物半導體場(chǎng)效應晶體管（SiC MOSFET）模塊技術(shù)規范》、T/CASA 006-2020 《碳化硅金屬氧化物半導體場(chǎng)效應晶體管通用技術(shù)規范》等要求，目前，武漢普賽斯儀表自主開(kāi)發(fā)出適用于碳化硅（SiC）功率器件閾值電壓測試及其它靜態(tài)參數測試的系列源表產(chǎn)品，覆蓋了現行所有可靠性測試方法。 針對硅基(Si）以及碳化硅（SiC）等功率器件靜態(tài)參數低壓模式的測量，建議選用P系列高精度臺式脈沖源表。P系列脈沖源表是普賽斯在經(jīng)典S系列直流源表的基礎上打造的一款高精度、大動(dòng)態(tài)、數字觸摸源表，匯集電壓、電流輸入輸出及測量等多種功能，最大輸出電壓達300V，最大脈沖輸出電流達10A，支持四象限工作，被廣泛應用于各種電氣特性測試中。 P300高精度脈沖源表
- 脈沖直流，簡(jiǎn)單易用 - 范圍廣，高至300V低至1pA - 最小脈沖寬度200μs - 準確度為0.1% 針對高壓模式的測量，普賽斯儀表推出的E系列高壓程控電源具有輸出及測量電壓高（3500V）、能輸出及測量微弱電流信號（1nA）、輸出及測量電流0-100mA等特點(diǎn)。產(chǎn)品可以同步電流測量，支持恒壓恒流工作模式，同時(shí)支持豐富的IV掃描模式。E系列高壓程控電源可應用于IGBT擊穿電壓測試、IGBT動(dòng)態(tài)測試母線(xiàn)電容充電電源、IGBT老化電源、防雷二極管耐壓測試等場(chǎng)合。其恒流模式對于快速測量擊穿點(diǎn)具有重大意義。 E系列高電壓源測單元
- ms級上升沿和下降沿 - 單臺最大3500V電壓輸出(可擴展10kV) - 測量電流低至1nA - 準確度為0.1% 針對二極管、IGBT器件、IPM模塊等需要高電流的測試場(chǎng)合，普賽斯HCPL系列高電流脈沖電源，具有輸出電流大（1000A）、脈沖邊沿陡（15μs）、支持兩路脈沖電壓測量（峰值采樣）以及支持輸出極性切換等特點(diǎn)。 HCPL 100高電流脈沖電源
- 輸出電流達1000A - 多臺并聯(lián)可達6000A - 50μs-500μs的脈沖寬度可調 - 脈沖邊沿陡(典型時(shí)間15us) - 兩路同步測量電壓(0.3mV-18V) 未來(lái)，普賽斯儀表基于國產(chǎn)化高精度數字源表（SMU）的測試方案，以更優(yōu)的測試能力、更準確的測量結果、更高的可靠性與更全面的測試能力，聯(lián)合更多行業(yè)客戶(hù)，共同助力我國半導體功率器件高可靠高質(zhì)量發(fā)展。 |
