碳化硅器件動態(tài)特性測試技術剖析

  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果對驅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。