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1、技术报告技术报告 T/CASAS/TR 0022023 SiC MOSFET 功率器件的应用可靠性评价 技术体系报告 Report on Applied Reliability Evaluation Technology System of SiC MOSFET Power Devices 版本：V01.00 2023-05-26发布 第三代半导体产业技术创新战略联盟 发布 T/CASAS/TR 002-2023 I 目 录 前 言.V 引 言.VI 1 概述.1 1.1 SiC MOSFET功率器件.1 1.1.1 SiC MOSFET 功率器件产品的商业化.1 1.1.2 SiC MOSF

2、ET 功率器件发展趋势.1 1.2 SiC MOSFET功率器件可靠性评价的挑战.3 参考文献.4 2 SiC MOSFET 器件可靠性因素分析.6 2.1 SiC晶圆关键工艺可靠性因素分析.6 2.1.1 SiC晶体缺陷.6 2.1.2 SiC MOSFET 离子注入、刻蚀、欧姆接触.7 2.1.3 SiC MOSFET 栅氧界面.8 2.2 SiC MOSFET芯片发展趋势与可靠性分析.10 2.2.1 结终端技术.10 2.2.2 沟槽型 SiC MOSFET.11 2.2.3 SiC MOSFET 特征参数及芯片失效模式.13 2.2.4 SiC MOSFET 芯片的一些评估方法.15

3、 2.3 SiC MOSFET封装级可靠性问题.17 2.3.1 SiC MOSFET 封装结构.17 2.3.2 SiC MOSFET 封装材料.24 2.3.3 SiC MOSFET 封装级失效模式.25 参考文献.25 3.SiC MOSFET 开关应力可靠性.28 3.1 动态栅极偏置应力可靠性研究.28 3.1.1 概述.28 3.1.2 试验方法和电路.28 3.1.3 可靠性机理研究现状.29 3.2 短路应力可靠性研究.32 3.2.1 概述.32 3.2.2短路类型和测试平台.32 3.2.3 可靠性机理研究现状.36 T/CASAS/TR 002-2023 II 3.3 雪

4、崩可靠性研究.39 3.3.1 概述.39 3.3.2 试验方法和电路.40 3.3.3 可靠性机理研究现状.42 3.4 浪涌可靠性研究.45 3.4.1 概述.45 3.4.2 试验方法和电路.45 3.4.3可靠性机理研究现状.48 3.5 辐照可靠性研究.49 3.5.1 概述.50 3.5.2 测试原理及测试方法.51 3.5.4可靠性机理研究现状.54 参考文献.57 4 SiC MOSFET 应用与可靠性提升方法.60 4.1 SiC MOSFET应用概况.60 4.1.1 SiC MOSFET 应用预测分析.60 4.1.2 典型应用的拓扑电路.61 4.1.3 SiC MOS

5、FET 应用中的典型工作状态.62 4.1.4 SiC MOSFET 应用电路的主要设计参数.63 4.2面向汽车应用的典型场景.63 4.2.1 车载用 SiC功率器件需求分析.63 4.2.2 车载充电机 OBC.64 4.2.3 电机控制器.66 4.2.4 直流充电桩.66 4.3面向能源领域电力转换应用场景.67 4.3.1 能源领域 SiC功率器件需求分析.67 4.3.2 典型应用的拓扑电路.70 4.3.3 光伏逆变器.71 4.3.4 柔直换流阀.72 4.3.5 高压直流断路器.73 4.3.6 其他能源领域的应用.74 4.4 SiC MOSFET驱动层面提升应用可靠性.

6、75 4.4.1 SiC MOSFET 驱动隔离要求.75 4.4.2 SiC MOSFET 驱动串扰.77 4.4.3 Kelvin 连接.78 4.5 SiC MOSFET过流和短路保护提升应用可靠性.79 T/CASAS/TR 002-2023 III 参考文献.82 5 SiC MOSFET 车规级可靠性评价标准分析.85 5.1现有标准概述.85 5.1.1 AEC Q101简介.85 5.1.2 AQG 324简介.86 5.2可靠性及寿命试验种类.88 5.2.1 功率循环 PC.88 5.2.2 高温反偏 HTRB.96 5.2.3 高温栅偏 HTGB.98 5.2.4 高温高