碳化硅器件动态特性测试技术剖析

  作者：高远，泰科天润应用测试中心总监，第三代半导体产业技术创新战略联盟产业导师，泰克科技电源功率器件领域外部专家。

  ICC讯 碳化硅功率器件作为新一代功率半导体器件，以其优异的特性获得了广泛的应用，同时也对其动态特性测试带来了挑战，现阶段存在的主要问题有以下三点：

  第一点是，都讲碳化硅器件动态特性测试很难，但动态特性到底包含哪些，测试难点是什么?并没有被系统地梳理过，也没有形成行业共识。

  第二点是，得到的测试结果是否满足需求，或者说“测得对不对”，还没有判定标准。这主要源自大部分工程师对碳化硅器件动态特性还不够了解，不具备解读测试结果的能力。

  第三点是，芯片研发、封装设计与测试、系统应用等各个环节的人员之间掌握的知识存在鸿沟，又缺乏交流，会导致测试结果能发挥的作用非常有限，同时下游的问题不能在上游就暴露并解决，对加快产业链闭环速度造成负面影响。

  Part 1：碳化硅器件动态特性

  提到动态特性，大家的第一反应一定是开关特性，这确实是功率器件的传统核心动态特性。由于其是受到器件自身参数影响的，故器件研发人员可以根据开关波形评估器件的特性，并有针对性地进行优化。另外，电源工程师还可以基于测试结果对驱动电路和功率电路设计进行评估和优化。

  当SiC MOSFET应用在半桥电路时就会遇到串扰问题，可能会导致桥臂短路和栅极损伤。SiC MOSFET的开关速度快、栅极负向耐压能力差，使得串扰问题是影响SiC MOSFET安全运行的棘手问题和限制充分发挥其高开关速度的主要障碍之一。所以我们认为串扰特性应该算作碳化硅器件动态特性的一部分，这既能体现开关过程的影响，又能体现现阶段碳化硅器件相对于硅器件的特殊性。