半導體市場的最新趨勢是廣泛採用碳化矽(SiC)元件,包括用於工業和汽車應用的蕭特基二極體(SBD) 和功率 MOSFET。與此同時,由於可供分析的現場資料有限,這些元件的長期可靠性成為一個需要解決的熱門議題。一些 SiC 供應商已開始根據嚴格的工業和汽車 (AEC-Q101) 標準來認證 SiC 元件,而另一些供應商不但超越了這些認證標準的要求,還能為惡劣環境耐受性測試提供資料。為了使SiC 元件在任務和安全關鍵型應用中保持較高的普及率,應將這種認證和測試策略與特定的設計規則相結合來實現高崩潰的耐受性,這一點至關重要。
市場快速增長
SiC 元件的市場規模預計將在未來幾年加速增長,主要推動因素是運輸行業的電氣化。SiC 晶粒將成為車載充電器和動力傳動牽引系統等應用的模組中的基本元件。由於 SiC 崩潰擊穿的臨界電場較高,因此高壓 SiC 元件的外形比同類矽元件小得多,並且可以在更高的開關頻率下工作。SiC 的熱效能也十分出色,它不但擁有良好的散熱效能,還能在高溫下工作。實際上,最高工作溫度通常可達 175 °C,但很少超過 200 °C,主要限制在組裝程序 ( 焊接金屬和封裝材料 )。SiC 元件本質上比矽元件更高效,使用 SiC 晶粒可以大幅減少模組中單個晶粒的數量。
圖 1:UIS 脈衝期間的 RUIS 測試設置以及電流和電壓的波形