portant;”>商场快速添加
SiC 器材的商场份额估计将在未来几年加快添加，首要推进要素是运送职业的电气化。SiC 管芯将成为车载充电器和动力传动牵引体系等运用的模块中的根本构件。因为雪崩击穿的临界电场较高，因而高压 SiC 器材的外形比同类硅器材小得多，而且能够在更高的开关频率下作业。SiC 的热功能也非常超卓，它不光具有杰出的散热功能，还能在高温下作业。实际上，最高作业温度一般可达 175 °C，很少超越 200 °C，首要约束为安装工艺（焊接金属和封装资料）。SiC 器材本质上比硅器材更高效，切换到 SiC 管芯能够极大削减模块中单个管芯的数量。
跟着 SiC 器材从利基商场转向干流商场，与大规模出产爬坡效应相关的首要应战正逐步被战胜。为轻松完成这种改动，制作厂正在树立可与现存硅出产线共用东西的 SiC 出产线。这种组织可有用下降 SiC 管芯的本钱，因为这样做可与 Si 出产线分管开支。跟着晶圆供货商大幅度进步产能，近来在晶圆供货方面的约束已不再是问题。因为 4H-SiC 衬底和外延成长的不断改进，现在可供给晶体缺点密度极低的高质量 6 英寸晶圆。依据电气参数测验可知，晶圆质量越高，SiC 器材的产值就越高。
但请必须记住，因为这些器材只是上市几年，因而其现场牢靠性数据非常有限。此外，因为 SiC 器材本身也面临着一系列应战，因而其认证比硅器材的认证困难得多。在SiC 器材中，反向偏置条件下的电场高出将近一个数量级。假如不选用恰当的规划规矩，这种高电场很简单损坏栅极氧化层。SiC 栅极氧化层界面邻近的圈套密度也高得多。结果是，因为圈套带电，因而老化测验期间或许会呈现不安稳性。一直以来，咱们都专心于进步长时刻牢靠性，而取得的效果也令人欣慰，最近的陈述显现器材已经过严厉的工业和轿车（AEC-Q101）规范认证。
除此之外，SiC 供货商也已开端采纳下一步举动，即为恶劣环境耐受性测验供给数据。
恶劣环境耐受性测验
作为示例，Microchip 在其适用于 700V、1200V 和 1700V 电压节点的 SiC SBD 和 MOSFET 进步行了恶劣环境耐受性测验。测验标明，高水平的非钳位感应开关（UIS）耐受性关于保证器材的长时刻牢靠性至关重要。一同还标明，在 UIS 测验期间，高瞬态电流流过反向偏置器材，并驱动其进入雪崩击穿状况。在高电流和高电压的一同效果下，会发生很多热量且温度急剧上升。经用功率 MOSFET 的部分最高温度可到达 500°C，远高于典型温度额外值。
UIS 的耐受性与出产线前端和后端的外延质量和制作工艺密切相关。即便外延中的细小晶体缺点或与工艺相关的缺点也或许构成薄弱环节，导致器材在 UIS 测验期间过早失效。这就解说了为什么对产品系列耐受性的全面剖析中应当包含单脉冲和重复 UIS（RUIS）测验。
单脉冲测验用作挑选测验，用于辨认 UIS 耐受性较低的器材。为了保证产品数据手册中的 UIS 额外值，一切器材在交付给客户之前都应经过测验。不过，器材在现场投入运用期间或许会阅历屡次 UIS 事情。为了剖析逐步磨损的特性，需求重复测验。要深入剖析特性，应对器材施加很多脉冲，常见做法是 100,000 次冲击。
在 UIS 脉冲期间，被测器材中的电流接连下降，而电压根本坚持安稳，但会因热效应而稍微改动（图 1）。UIS 脉冲的能量由脉冲开端时的最大电流和负载的电感界说。在测验进程中，经过改动电感值来调理能量。最大电流坚持安稳；它等于 SBD 的正向电流额外值，也等于 MOSFET 的漏极电流额外值的三分之二。
portant; overflow-wrap: break-word !important;”>图1：UIS 脉冲期间的 RUIS 测验设置以及电流和电压的波形
portant;”>portant;”>可完成高雪崩耐受性的器材规划
除了选用恰当的测验进程之外，一流的 UIS 耐受性还需求运用下面的一组规划规矩：
高压端接规划有满意高的固有击穿电压，以保证有用区域首要进入雪崩状况。在这种状况下，能量会涣散到整个有用区域上，而不是在狭隘的端接中，后一种状况会导致过早失效。
portant; overflow-wrap: break-word !important;”>运用具有高导热率的钝化资料为热量经过管芯的顶部耗散供给了途径。
portant; overflow-wrap: break-word !important;”>运用这些规矩规划的肖特基二极管和功率 MOSFET 在恶劣环境耐受性测验中均体现杰出。对 SBD 的测验继续到单脉冲和重复 UIS 失效停止，一同还监督了多个直流参数。这项测验的结果标明，器材的正向电压和反向走漏电流非常安稳，而反向击穿电压则略有添加，这可归因于 SiC 上外表邻近的自在载流子抓获。行将失效之前的脉冲能量如图 2 所示。UIS 耐受性随器材额外电压的增大而进步。鉴于大部分热量在外延区域发生，这种趋势不难解说。跟着外延厚度因额外电压的增大而添加，每单位体积发生的热量会削减，这反过来会下降器材中的温度。因为重复测验的原因，UIS 的耐受性会体系性下降，但程度很小。与单脉冲 UIS 比较，差异小于 10%。多个 UIS 脉冲没有强累加效应，估计 SBD 在现场投入运用期间将
坚持高耐受性。
portant; overflow-wrap: break-word !important;”>图 2：700V、1200V 和 1700V SiC SBD 失效前每个活动区域的比能
portant;”>portant;”>
portant; overflow-wrap: break-word !important;”>图 3：四家供货商供给的 1200V MOSFET 的 TDDB 失效时刻
portant; overflow-wrap: break-word !important;”>在工业和轿车商场中选用 SiC 器材时，需满意严厉的长时刻牢靠性要求。满意这些要求的最佳战略是使产品经过轿车 AEC-Q101 规范认证，并对没有规范化的极点环境耐受性测验进行特性剖析。经过运用规划规矩来完成高雪崩耐受性相同非常重要。这些办法一同运用时，不只有助于保证 SiC 器材在快速遍及的道路上继续前进，一同还能供给这些运用所需的长时刻牢靠性。
