国产SiC碳化硅MOSFET功率器件可靠性及一致性如何确保?
电力电子系统研发商一般需要碳化硅MOSFET功率器件供应商提供可靠性测试报告的原始数据和器件封装的FT数据。
SiC碳化硅MOSFET可靠性报告原始数据主要来自以下可靠性测试环节的测试前后的数据对比,通过对齐可靠性报告原始数据测试前后漂移量的对比,从而反映器件的可靠性控制标准及真实的可靠性裕量。SiC碳化硅MOSFET可靠性报告原始数据主要包括以下数据:
SiC碳化硅MOSFET高温反偏
High Temperature Reverse Bias HTRB Tj=175℃
VDS=100%BV
SiC碳化硅MOSFET高温栅偏(正压)
High Temperature Gate Bias(+) HTGB(+) Tj=175℃
VGS=22V
SiC碳化硅MOSFET高温栅偏(负压)
High Temperature Gate Bias(-) HTGB(-) Tj=175℃
VGS=-8V
SiC碳化硅MOSFET高压高湿高温反偏
High Voltage, High Humidity, High Temp. Reverse Bias HV-H3TRB Ta=85℃
RH=85%
VDS=80%BV
SiC碳化硅MOSFET高压蒸煮
Autocle AC Ta=121℃
RH=100%
15psig
SiC碳化硅MOSFET温度循环
Temperature Cycling TC -55℃ to 150℃
SiC碳化硅MOSFET间歇工作寿命
Intermittent Operational Life IOL △Tj≥100℃
Ton=2min
Toff=2min
FT数据来自碳化硅MOSFET功率器件FT测试(Final Test,也称为FT)是对已完成的碳化硅MOSFET功率器件进行结构及电气功能确认,以保证碳化硅MOSFET功率器件符合系统的需求。
通过碳化硅MOSFET功率器件FT数据的关键数据(比如V(BR)DSS,VGS(th),RDS(on),
IDSS)的正态分布,可以定性碳化硅MOSFET功率器件材料及制程的稳定性,这些数据的定性对电力电子系统设计及大批量的稳定性也非常关键。
基本™(BASiC Semiconductor)第二代SiC碳化硅MOSFET两大主要特色:
1.出类拔萃的可靠性:相对竞品较为充足的设计余量来确保大规模时的器件可靠性。
基本™(BASiC Semiconductor)第二代SiC碳化硅MOSFET 1200V系列击穿电压BV值实测在1700V左右,高于市面主流竞品,击穿电压BV设计余量可以抵御碳化硅衬底外延材料及晶圆流片制程的摆动,能够确保大批量时的器件可靠性,这是基本™(BASiC Semiconductor)第二代SiC碳化硅MOSFET布袋除尘器关键的品质. 基本™(BASiC Semiconductor)第二代SiC碳化硅MOSFET雪崩耐量裕量相对较高,也增强了在电力电子系统应用中的可靠性。
2.可圈可点的器件性能:同规格较小的Crss带来出色的开关性能。
基本™(BASiC Semiconductor)第二代SiC碳化硅MOSFET反向传输电容Crss 在市面主流竞品中是比较小的,带来关断损耗Eoff也是非常出色的,优于部分海外竞品,特别适用于LLC应用.
Basic™ (BASiC Semiconductor) second generation SiC silicon carbide MOSFET has two in features:
1. Outstanding reliability: Compared with competing products, there is sufficient design rgin to ensure device reliability during ss nufacturing.
The breakdown voltage BV value of BASiC Semiconductor's second-generation SiC silicon carbide MOSFET 1200V series is measured to be around 1700V, which is higher than instream competing products on the rket. The breakdown voltage BV design rgin can withstand silicon carbide substrate epitaxial terials and wafers. The swing of the tape-out process can ensure device reliability during ss nufacturing, which is the most critical quality of BASiC Semiconductor’s second-generation SiC silicon carbide MOSFET. BASiC Semiconductor’s second-generation SiC silicon carbide MOSFET The relatively high alanche tolerance rgin also enhances reliability in power electronic system applications.
2. Rerkable device perfornce: Sller Crss with the same specifications brings excellent switching perfornce.
BASiC Semiconductor's second-generation SiC silicon carbide MOSFET reverse tranission capacitor Crss is relatively sll among instream competing products on the rket, and its turn-off loss Eoff is also very good among instream products on the rket, better than some overseas competing products. , especially suitable for LLC applications, typical applications such as charging pile power module downstream DC-DC applications.
Ciss:输入电容(Ciss=Cgd+Cgs) ⇒栅极-漏极和栅极-源极电容之和:它影响延迟时间;Ciss越大,延迟时间越长。基本™(BASiC Semiconductor)第二代SiC碳化硅MOSFET 优于主流竞品。
Crss:反向传输电容(Crss=Cgd) ⇒栅极-漏极电容:Crss越小,漏极电流上升特性越好,这有利于MOSFET的损耗,在开关过程中对切换时间起决定作用,高速驱动需要低Crss。
Coss:输出电容(Coss=Cgd+Cds)⇒栅极-漏极和漏极-源极电容之和:它影响关断特性和轻载时的损耗。如果Coss较大,关断dv/dt减小,这有利于噪声。但轻载时的损耗增加。
倾佳电子(Changer Tech)致力于国产碳化硅(SiC)MOSFET功率器件在电力电子市场的推广!Changer Tech-Authorized Distributor of BASiC Semiconductor which committed to the promotion of BASiC™ silicon carbide (SiC) MOSFET power devices in the power electronics rket!
对于通用应用,SiC 功率器件可以替代 Si IGBT,从而将开关损耗降低高达 70% 至 80%,具体取决于转换器和电压和电流水平。IGBT 相关的较高损耗可能成为一个重要的考虑因素。热管理会增加使用 IGBT 的成本,而其较慢的开关速度会增加电容器和电感器等无源元件的成本。从整体系统成本来看SiC MOSFET加速替代IGBT已经成为各类新的电力电子设计中的主流趋势。SiC MOSFET 更耐热失控。碳化硅导热性更强,可实现更好的设备级散热和稳定的工作温度。
Si IGBT 的一个显著缺点是它们极易受到热失控的影响。当器件温度不受控制地升高时,就会发生热失控,导致器件发生故障并最终失效。在高电流、高电压和高工作条件很常见的电机驱动应用中,例如电动汽车或业,热失控可能是一个重大的设计风险。SiC MOSFET 更适合温度较高的环境条件空间,例如汽车和工业应用。此外,鉴于其导热性,SiC MOSFET 可以消除对额外冷却系统的需求,从而有可能减小整体系统尺寸并降低系统成本。由于 SiC MOSFET 的工作开关频率比 Si IGBT 高得多,因此它们非常适合需要精确电机控制的应用。高开关频率在自动化中至关重要,其中高精度伺服电机用于工具臂控制、精密焊接和精确物体放置。
SiC 功率器件的卓越材料特性使这些器件能够以更快的开关速度、更低的开关损耗和更薄的有源区运行,从而实现效率更高、开关频率更高、更节省空间的设计。因此,SiC MOSFET 正成为电源转换应用中优于传统硅(IGBT,MOSFET)的首选。