功率器件高温高湿高压反偏测试研究综述

户外工况下,功率器件寿命受高湿环境中的水汽侵蚀缩短。用于考核湿度可靠性的传统高温高湿反偏测试最大值80V偏压已不能满足高压大功率器件加速老化测试需求,高温高湿高压反偏测试（high-voltage high humidity high temperature reverse bias test, HV-H3TRB）近年来得以开展。然而,相关研究进展慢、存在的关键问题不明等使得研究发展方向不甚明朗。首先从基本原理出发,详细论述水汽侵入功率器件、腐蚀芯片表面的机理。进一步地,针对研究对象与方法、器件失效分析、电气量老化特征等3个方面对已有研究现状进行论述与总结。最后,根据老化前后器件结构变化,总结芯片层终端、钝化层、封装材料的抗湿优化设计,并指出相关研究后续发展方向。     

Si IGBT和SiC MOSFET分立器件封装可靠性对比

为了明确SiC金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET)与Si绝缘栅双极型晶体管(IGBT)寿命差异的原因,在相同结温条件下对上述两种分立器件进行功率循环试验。试验结果表明,SiC MOSFET的寿命大于Si IGBT的寿命。若将两组试验负载电流等效一致,则SiC MOSFET的寿命约为Si IGBT的1/4。为了揭示寿命差异的根本原因,即失效机理的探究,建立了两种器件电-热-力多物理场有限元模型并在功率循环试验条件下进行仿真,结果表明造成寿命差异的原因是Si、SiC材料与铝材料之间的热膨胀系数差异不同,导致器件在功率循环中受到循环热应力时产生的塑性应变不同。研究结果为提高SiC MOSFET的寿命提供了理论参考。