主要技术内容
试验原理
物理机制
SiC MOSFET器件交流-湿度-温度循环（AC-HTC）试验的核心是模拟SiC MOSFET器件在实际任务剖面中面临的多应力耦合环境，其物理机制基于湿度、温度循环与交流电场的协同作用，通过诱发器件内部及界面的物理化学变化，暴露潜在失效风险。
SiC MOSFET器件的封装结构存在微小缝隙或界面缺陷，在高湿度环境下水汽分子可通过缝隙渗透和材料扩散等路径进入器件内部。温度循环加速水汽向器件核心区域渗透，有机封装材料或键合层的分子间隙会允许水汽缓慢扩散，当环境湿度达到60%RH以上时，水汽分子可在SiC/SiO₂界面、金属电极表面形成物理吸附层，甚至在缺陷处聚集形成微小液滴。
温度循环会导致器件内部不同材料因热膨胀系数（CTE）不匹配产生周期性热应力，这种显著差异会在界面处产生剪切应力和拉压应力。长期循环下栅氧层可能出现微裂纹，电极键合处可能产生剥离或空洞，而湿度的存在会加剧这种劣化——水汽与热应力共同作用使界面结合力下降，为后续电化学反应提供通道。
交流电场的存在是AC-HTC试验区别于传统温湿度循环试验的核心特征。器件施加交流电压时，电极间形成周期性变化的电场，使吸附在界面的水汽分子发生极化与加速离子迁移，导致金属电极发生电化学腐蚀生成金属氧化物（如Al₂O₃）或氢氧化物使电极接触电阻增大，同时栅氧层缺陷在电场驱动下迁移与水汽中的H⁺结合形成带电缺陷，导致栅氧层介电性能下降，甚至引发栅氧击穿。此外，交流电场的周期性变化会使器件内部产生交变焦耳热，与环境温度循环形成“叠加效应”，进一步加速材料老化和缺陷扩展。
对器件电参数、可靠性、应用等的影响
1. AC-HTC试验对电参数的影响
漏源极漏电流IDSS：漏源漏电流IDSS是衡量器件反向截止性能的关键参数，AC-HTC试验中水汽渗透和界面缺陷扩展是导致Idss增大的核心原因。SiC/SiO₂界面因水汽侵蚀产生的陷阱电荷会降低界面势垒，使反向漏电流增加，此外源漏电极边缘的腐蚀或栅氧层边缘的劣化会导致漏电流通道形成，加速器件失效。
栅极相关电参数：栅氧层的介电退化和界面电荷积累会导致阈值电压VGS(th)漂移，栅极漏电流（Igss）显著增大。若栅氧层出现微裂纹会导致Igss突发性激增，甚至栅氧击穿。根据试验条件、结构及工艺造成的界面态类型不同，会产生阈值电压VGS(th)正向或负向的漂移。长时间反复施加偏压会加剧这种漂移，最终影响器件的导通及开关性能。
导通电阻：源漏电极的电化学腐蚀会导致导通电阻Rds(on)增大，当腐蚀严重时Rds(on)可增大20%以上。对于SiC器件，受界面态影响的低沟道迁移率造成的沟道电阻占比较高，导通电阻与阈值电压强相关。阈值电压的漂移也会引起导通电阻的显著变化。
其他电参数：如击穿电压、跨导、栅电荷等参数，以及输出、转移、第三象限等特性通常与阈值电压以及氧化物界面特性均具有强相关性，同样会受到到该试验的显著影响。
2.对可靠性的影响：
AC-HTC试验诱发的SiC MOSFET器件变化会从短期失效和长期可靠性两个维度影响器件性能。短期失效风险体现在强应力耦合（如高温高湿+高交流电压）下，可能出现栅氧突发性击穿、源漏电极熔断等致命失效，此类失效通常与栅氧层原始缺陷或封装工艺缺陷相关，是筛选不合格器件的关键依据。长期可靠性衰减则表现为温和应力循环下器件会出现慢性退化，电参数随循环次数缓慢劣化，最终达到失效阈值。典型失效模式包括：栅氧层经时击穿（TDDB）寿命缩短、电极界面接触疲劳失效、封装密封性永久失效等。
3. 应用中的影响
SiC MOSFET广泛应用于新能源汽车、光伏逆变器、储能系统等领域，这些场景普遍存在温湿度波动与交流工作状态的叠加，AC-HTC试验暴露的缺陷会直接影响应用系统的稳定性。如新能源汽车中SiC MOSFET工作环境湿度波动大（如雨天、高温高湿地区），且需承受-40℃（低温启动）至150℃（器件结温）的温度循环，AC-HTC试验中出现的Rds(on)增大和开关损耗增加会导致车载逆变器效率下降，严重时引发动力系统故障。光伏储能场景户外逆变器长期处于温湿度循环环境，AC-HTC诱发的栅极漏电流增大可能导致逆变器误触发，而击穿电压VBR下降会增加逆变器在电网波动时的击穿风险，影响光伏系统的发电稳定性。储能变流器中的SiC MOSFET需频繁启停，交流电场与温湿度循环的协同作用会加速器件老化，缩短储能系统的使用寿命，增加运维成本。
试验目的
AC-HTC试验核心目的是建立通用评价体系，精准评估SiC MOSFET器件在多应力耦合环境下的性能与可靠性。通过模拟严苛的交流-湿度-温度循环环境，快速暴露器件在生产过程中产生的固有缺陷，筛选潜在缺陷器件，降低应用端失效风险。量化分析器件在不同温湿度循环周期、不同交流应力等级下的电参数变化规律，明确器件的环境适应边界，为器件的应用场景匹配提供数据支撑。通过试验后对器件的物理分析和电参数测试明确AC-HTC环境下器件的主导失效模式，揭示失效机制与规律，为器件设计优化提供理论依据。提供统一的试验评价标准，解决当前行业内交流-湿度-温度循环（AC-HTC）试验方法不统一、数据不可比的问题，为SiC MOSFET器件的研发、生产、验收及应用提供统一的技术依据。
试验过程
基于现有设备情况给出以下对应于本标准的试验过程说明：
1.试验样品的电参数测试：针对不同的实际应用及试验需求，选择VGS(th)、Rdson、IGSS、IDSS、V(BR)DSS、"V" _"F(SD)" 等静态参数进行初始值测试，并作为试验的失效判据。
2.确定试验条件：根据试验样品的测试需求，确定试验条件，包括：AC-HTC循环次数、温度、湿度、栅压电平值、漏源电压值、开关频率、占空比、漏源电压变化率以及漏电流、监测周期等。其中，试验建议参考动态高温高湿反偏试验（DH3TRB）被动模式，温湿度范围建议在-20℃~85℃，≤95%RH湿度，可根据实际试验需求选择；试验时长建议≥500h，一个AC-HTC循环中电应力时长与环境应力时长根据实际工况分配。
3. 样品的测试电路。完成试验的条件设置后，检查试验样品的电路连接。动态电应力施加在器件的漏源极两端，建议参考动态高温高湿反偏试验（DH3TRB）被动模式，环境应力由温箱提供，模拟停机或待机时凝露等实际恶劣环境。若试验过程中电应力阶段进行静态参数的原位监测，需要同时检查器件的静态测试电路连接，保证原位测试结果的精度。
4. 漏源漏电流IDSS和电参数测量要求
•应当在电应力阶段连续监测漏源漏电流IDSS；
当进行阈值电压原位测量时，需要注意针对SiC MOSFET器件的特性进行试验优化（例如针对阈值电压测量的迟滞效应进行预处理），保证阈值电压测试的稳定；
•试验后电参数移位测试应在24h内完成，其中阈值电压应在移出后的10h内完成测试。
4. 试验过程监控
试验过程中必须保证试验条件的稳定，其中漏源极偏置电平、开关频率、dv/dt等关键条件必须在动态电应力周期内保持不变，温湿度必须在整个AC-HTC循环周期内按程序设定稳定可控，如电应力阶段提供稳定的85℃/85%RH环境应力，撤去电应力后提供低温-20℃环境应力，允许一定的容差。试验过程中对样品IDSS参数进行连续监测。当进行阈值电压原位监测时，需要满足测试前后的试验条件一致，以及各循环测试的条件一致。
5. 试验结果评估与失效分析
参考动态高温高湿反偏试验（DH3TRB）中的漏电流IDSS评估，用于评估SiC MOSFET芯片钝化层结构或钝化拓扑中的薄弱点，以及芯片边缘密封随时间的变化。
根据阈值电压VGS(th)漂移，可以评估SiC MOSFET的长期稳定性。如果VGS(th)在测试过程中发生较大的漂移，意味着器件的电气特性发生了显著变化，可能会影响其在实际应用中的可靠性。
通过对测试数据的综合分析，可以识别SiC MOSFET的失效模式，例如栅氧化层的击穿、电荷陷阱的增加、界面缺陷的生成等。失效分析可以帮助改进器件设计和制造工艺，提高其长期可靠性。
6. 试验结束和报告
试验报告需要包括以下内容：
a)试验样品规格；
b)样品数量批次；
c)试验条件（温湿度）；
d)试验时长或试验循环次数；
e)测量间隔时长；
f)试验过程中参数监测结果；
g)参数测试结果。
适用范围
本文件描述了碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管（SiC MOSFET）交流-湿度-温度循环试验方法，包括：试验装置、试验程序以及失效判据。
本文件适用于SiC MOSFET分立器件和不含集成驱动、保护电路的SiC MOSFET模块的交流-湿度-温度循环试验。
是否包含专利
否
