主要技术内容
碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管(SiC MOSFET)具有阻断电压高、工作频率高、耐高温能力强、通态电阻低和开关损耗小等特点,广泛应用于高频、高压功率系统中。自2017年特斯拉在其电动汽车逆变器中采用SiC MOSFET以来,SiC功率电子市场经历了显著的增长,预测至2029年,SiC器件市场总值将超过100亿美元,其中汽车和移动设备(Automotive & Mobility)市场占比为82%;2023年-2029年SiC功率器件市场年复合增长率为25%。预计电动汽车市场,包括插电式混合动力汽车(PHEV)和纯电动汽车(BEV),将占据SiC功率器件市场的主导地位。
在电驱驱动应用中,由于电机是感性负载,SiC功率器件作为开关器件进行变流输出,会出现额定、峰值、堵转等应用工况,感性负载的开关过程中,会产生反电动势,导致器件在关断时承受高电压应力。基于感性负载的SiC老化筛选试验通过模拟实际开关工况,在动态开关过程中器件产生电热应力,加速其潜在失效的暴露,筛选出浴盆曲线中早期失效的器件,保证出货产品的高可靠性。
早期失效筛选就是要诱发潜在缺陷提早失效,让器件提前进入稳定状态,最终让产品以规定的失效率水平,在规定的使用寿命内工作。在感性负载应用场景下,特别是电动汽车,传统的电驱动台架测试虽然可以模拟实际电机工况,但设备巨大,测试复杂;传统的双脉冲+短路+静态测试虽然能够完全表征器件的参数,但是无法模拟实际工况。在功率半导体测试领域,产业创新形成了基于无功负载的汽车功率模块变频测试,以三相电抗器替代电机,实现对功率模块实际运行工况的模拟和前期筛选,很大程度上提升了交付到新能源汽车客户手中的良率。
由于国际上尚未有人提出相关测试方法,而功率模块和电驱动产业在中国发展速度最快,应用最广,技术水平已经达到全球领先的程度,因此有必要针对SiC功率模块的老化筛选确定标准和方法。
本文件给出了基于感性负载的SiC功率模块老化筛选试验方法。
适用范围
本文件本文件描述了包含SiC MOSFET的功率半导体模块(以下简称“模块”)的基于感性负载的变频输出的筛选试验方法,包括:试验装置、试验方法、失效判定与数据处理、测试报告。
本文件适用于SiC MOSFET等功率半导体模块的变频输出测试。
本文件适用于三相逆变拓扑电路应用的功率模块筛选(其他拓扑电路应用亦可参考使用)。
本文件也适用于分立器件的筛选测试。
是否包含专利
否