加急见刊

不同雪崩冲击模式下SiC MOSFET的失效机理

李辉; 钟懿; 王少刚; 于仁泽; 陈显平; 姚然; 王晓; 龙海洋 输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室; 光电技术及系统教育部重点实验室(重庆大学); 重庆市沙坪坝区400044

摘要：在高开关速度di/dt和寄生电感的耦合下,SiC MOSFET器件极易进入雪崩工作模式。针对现有单一实验失效分析难以揭示不同雪崩冲击模式可能引起不同失效模式的问题,提出在单次和重复雪崩冲击下SiC MOSFET器件失效机理的实验与仿真研究。首先,搭建SiC MOSFET非钳位电感(unclamped inductive switching,UIS)雪崩实验平台及元胞级仿真模型。其次,基于单次脉冲雪崩冲击实验建立SiC MOSFET对应失效模型,获取单次脉冲下失效演化中元胞电热分布规律。最后,基于重复雪崩冲击失效实验,建立SiC MOSFET对应失效演化模型,仿真性能退化特征参数,获取重复雪崩冲击下失效演化过程的电场分布规律。实验和仿真表明,单次脉冲雪崩冲击下寄生BJT闩锁造成SiC MOSFET器件失效;而氧化层捕获空穴形成氧化层固定电荷会导致器件后期阈值电压降低,引起重复雪崩冲击下器件失效。

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