?SiC 功率 MOSFET老化檢測在提高可靠性?、評估閾值電壓穩(wěn)定性、揭示失效機(jī)理等方面具有重要作用。??近期，第十屆國際第三代半導(dǎo)體論壇&第二十一屆中國國際半導(dǎo)體照明論壇（IFWS&SSLCHINA2024）在蘇州召開。期間，“碳化硅功率器件及其封裝技術(shù) I”分會上，加拿大多倫多大學(xué)電氣與計(jì)算機(jī)工程系教授吳偉東做了“SiC 功率 MOSFET老化檢測智能柵極驅(qū)動器”的主題報(bào)告，分享了相關(guān)研究進(jìn)展。
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吳偉東
加拿大多倫多大學(xué)電氣與計(jì)算機(jī)工程系教授
隨著功率 MOSFET 的老化，閾值電壓 (VTH)、輸入電容 (CISS)、體二極管壓降 (VBD) 會發(fā)生變化。漏電流 (ID)、通態(tài)漏源電阻 (RDS,ON) 和柵極漏電流 (IGSS) 也隨之下降。因此，許多此類老化指標(biāo)可以作為提示柵極驅(qū)動電路的一部分，并用于晶體管的“健康”監(jiān)測。
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報(bào)告介紹了一種集成智能柵極驅(qū)動器，該驅(qū)動器能夠在運(yùn)行中檢測 SiC 功率 MOSFET 的老化。柵極驅(qū)動器 IC 監(jiān)測柵極電壓斜率，以確定開啟期間米勒平臺的開始時(shí)間。該時(shí)間可用作老化指標(biāo)，以檢測由于閾值電壓變化導(dǎo)致的米勒平臺的變化。柵極驅(qū)動器內(nèi)的數(shù)碼中央控制單元 (CCU) 可以根據(jù)老化引起的變化調(diào)整柵極驅(qū)動曲線和柵極驅(qū)動總線電壓 (VDR)。一個(gè)經(jīng)過 200 小時(shí)的200 oC 高溫柵極偏壓 (HTGB)，VDR,stress?= 30 V，1.2 kV、75A 的SiC 晶體管, 會引起老化導(dǎo)致 ID?下降 1.5%。如果 VDR?可以增加 0.5 V,?ID?會恢復(fù)到老化前的水平。這是通過調(diào)整晶片上數(shù)字脈沖寬度調(diào)制?(PWM)?的DC-DC升壓轉(zhuǎn)換器來實(shí)現(xiàn)的。
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嘉賓簡介
吳偉東教授現(xiàn)就職于多倫多大學(xué) Edward S. Rogers 電氣與計(jì)算機(jī)工程系。他也是多倫多納米制造中心 (TNFC)?的主任。吳教授是一個(gè)公認(rèn)功率半導(dǎo)體器件和智能功率集成電路領(lǐng)域的研究員。他的研究小組展示了許多世界首創(chuàng)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，包括具有可調(diào)整大小輸出級的數(shù)字可重構(gòu) DC-DC 功率轉(zhuǎn)換器 [ISPSD 2006], Superjunction功率 FinFET [IEDM 2010] 以及一系列用于絕?IGBT, 碳化硅?(SiC)?和氮化鎵 (GaN) 功率晶體管的智能柵極驅(qū)動器集成電路。目前，吳教授團(tuán)隊(duì)正積極推動數(shù)字可重構(gòu)柵極驅(qū)動電路的研究，以改善 GaN 和 SiC 功率晶體管的開關(guān)特性。其中包括許多新穎的功能，例如死區(qū)時(shí)間校正、間接電流感應(yīng)、抑制電磁干擾 (EMI) 的動態(tài)驅(qū)動強(qiáng)度、智能功率模塊 (IPM) 的液冷封裝等。