碳化硅器件動態特性測試技術剖析

  作者：高遠，泰科天潤應用測試中心總監，第三代半導體產業技術創新戰略聯盟產業導師，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，以其優異的特性獲得了廣泛的應用，同時也對其動態特性測試帶來了挑戰，現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特性測試很難，但動態特性到底包含哪些，測試難點是什么?并沒有被系統地梳理過，也沒有形成行業共識。

  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、封裝設計與測試、系統應用等各個環節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，對加快產業鏈閉環速度造成負面影響。

  Part 1：碳化硅器件動態特性

  提到動態特性，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核心動態特性。由于其是受到器件自身參數影響的，故器件研發人員可以根據開關波形評估器件的特性，并有針對性地進行優化。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特性的一部分，這既能體現開關過程的影響，又能體現現階段碳化硅器件相對于硅器件的特殊性。