碳化硅（SiC）基功率金屬-氧化物-半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管（MOSFET）具有擊穿電壓高、導(dǎo)通電流大、開關(guān)速度快、功率損耗小、高溫穩(wěn)定性好等優(yōu)點,被認為是最具前景的功率半導(dǎo)體器件之一。然而,高溫、高壓以及大電流等惡劣應(yīng)用環(huán)境使得SiC功率MOSFET的可靠性面臨嚴峻的挑戰(zhàn)。因此,迫切需要對SiC功率MOSFET的可靠性機理進行深入研究,并建立相應(yīng)的退化表征模型。這對提升SiC功率MOSFET的性能以及預(yù)測該器件在功率系統(tǒng)中的壽命都具有重要意義。本文提出了一種界面損傷探測的新方法。在此基礎(chǔ)上,基于實際應(yīng)力環(huán)境,詳細探究了SiC功率MOSFET在動態(tài)柵應(yīng)力、非鉗位電感開關(guān)（UIS）應(yīng)力、短路應(yīng)力以及重復(fù)開關(guān)應(yīng)力下的退化機理,并建立了相應(yīng)的退化表征模型。本文的主要創(chuàng)新成果如下:（1）提出了適用于SiC功率MOSFET的分段C-V界面損傷探測的新方法。C-V曲線Ⅱ區(qū)的漂移可以表征器件溝道區(qū)柵氧界面的損傷,而Ⅲ區(qū)和Ⅳ區(qū)的漂移可以表征器件結(jié)型場效應(yīng)晶體管（JFET）區(qū)柵氧界面的損傷。基于這一特性,可以提取應(yīng)力過程中器件柵氧界面的損傷位置、注入電荷的種類及其密度等信息。（2）揭示了SiC功率MOSFET... 

【文章來源】：東南大學(xué)江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

SiC功率MOSFETUIS應(yīng)力波形產(chǎn)生電路的（a）拓撲結(jié)構(gòu)和（b）實物照片

臺的長度可以表示為：( )gdav DD ongC V VI dav為 Cgd的均值，Cgd的大小決定了米勒平臺的長度。（4）從 t3S，Vds也有微小的降低，最終完成整個開啟過程。斷過程幾乎可以看作開啟的逆過程。（1）在 0 到 t5時間內(nèi)，VVds略微上升。（2）從 t5到 t6階段，Vds上升至 VDD，Vgs維持段，Vgs從 Vgp下降至 Vth，器件溝道逐漸關(guān)閉，Ids從 Iload降低至gs逐漸降低至 0V，完成整個關(guān)斷過程。性的退化及機理4.20 所示的實測電路，在不同 UIS 應(yīng)力次數(shù)下用電感負載雙脈C 功率 MOSFET 的開啟波形和關(guān)斷波形。測試條件為 VDD=80，Iload=5A。為了盡量擴展開關(guān)波形，使退化現(xiàn)象更加明顯，Rg

到 t7時段，Vgs從 Vgp下降至 Vth，器件溝道逐漸關(guān)閉，Ids從 Iload降低至 0A。（后，Vgs逐漸降低至 0V，完成整個關(guān)斷過程。開關(guān)特性的退化及機理用圖 4.20 所示的實測電路，在不同 UIS 應(yīng)力次數(shù)下用電感負載雙脈沖測試取 SiC 功率 MOSFET 的開啟波形和關(guān)斷波形。測試條件為 VDD=800V，VL=1mH，Iload=5A。為了盡量擴展開關(guān)波形，使退化現(xiàn)象更加明顯，Rg設(shè)為 5圖 4.20 電感負載雙脈沖開關(guān)測試系統(tǒng)

【參考文獻】：
期刊論文
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