碳化硅器件動(dòng)態(tài)特性測試技術(shù)剖析

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

  ICC訊 碳化硅功率器件作為新一代功率半導(dǎo)體器件，以其優(yōu)異的特性獲得了廣泛的應(yīng)用，同時(shí)也對其動(dòng)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(diǎn)：

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

  第二點(diǎn)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(biāo)準(zhǔn)。這主要源自大部分工程師對碳化硅器件動(dòng)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(diǎn)是，芯片研發(fā)、封裝設(shè)計(jì)與測試、系統(tǒng)應(yīng)用等各個(gè)環(huán)節(jié)的人員之間掌握的知識(shí)存在鴻溝，又缺乏交流，會(huì)導(dǎo)致測試結(jié)果能發(fā)揮的作用非常有限，同時(shí)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(fù)面影響。

  Part 1：碳化硅器件動(dòng)態(tài)特性

  提到動(dòng)態(tài)特性，大家的第一反應(yīng)一定是開關(guān)特性，這確實(shí)是功率器件的傳統(tǒng)核心動(dòng)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(jìn)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(dòng)電路和功率電路設(shè)計(jì)進(jìn)行評估和優(yōu)化。

  當(dāng)SiC MOSFET應(yīng)用在半橋電路時(shí)就會(huì)遇到串?dāng)_問題，可能會(huì)導(dǎo)致橋臂短路和柵極損傷。SiC MOSFET的開關(guān)速度快、柵極負(fù)向耐壓能力差，使得串?dāng)_問題是影響SiC MOSFET安全運(yùn)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(rèn)為串?dāng)_特性應(yīng)該算作碳化硅器件動(dòng)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。