CN119395498A 一种基于关断振荡的SiC MOSFET栅氧层退化监测方法 （重庆大学）

一种基于关断振荡的SiCMOSFET栅氧层退发明公开一种基于关断振荡的SiCMOSFET栅氧层退化监测方法，利用源极杂散电感电压vcir测量SiCMOSFET关断时的漏源极电流变化率diDS/dt，基于diDS/dt中阈值电压VTH的负温敏性过调节关断时的驱动电阻RG和负压VEE实现源极定的监测驱动电阻RG_M和关断栅压VEE_M下监测2VTH的负温敏性和电子迁移率μ的正温敏性的抵消作用，通过调节关断时的驱动电阻RG和负压VEE实现源极杂散电感电压负峰值vcir_min的零温敏性，并在选定的监测驱动电阻RG_M和关断栅压VEE_M下监测SiCMOSFET栅氧层退化程度，根据源极杂散电感电压负峰值vcir_min变化程度可判断栅氧层健康状态。3[0002]SiCMOSFET作为第三代宽禁带功率半导体器件的典型代表，凭借其开关速度快、度远远大于Si器件，同时SiCMOSFET高温高场强的应力结合高近界面态密度导致SiC散电感电压vcir测量SiCMOSF压VTH的负温敏性和电子迁移率μ的正温敏性的抵消作用，通过调节关断时的驱动电阻RG和负压VEE实现源极杂散电感电压负峰值vcir_min的零温敏性，并在选定的监测驱动电阻RG_M和关断栅压VEE_M下监测SiCMOSFET栅氧层退化程度，根据源极杂散电感电压负峰值vcir_min变4感电压负峰值vcir_min变化程度则作为所检测SiCMOSFET栅氧层健康状态评估机理分析如[0011]源极杂散电感电压负峰值vcir_min为关断电流变化在源极杂散电感引起的感应电CHs生栅氧层退化时会造成阈值电压VTH漂移，进而导载流子迁移率μ在栅压较低时主要由库伦散射机制决定，因此库伦散射迁移率μC在总迁移5影响，通过调节RG和VEE可以实现vcir_min的零温断驱动电阻RG和负压VEE实现源极杂散电感电压负峰值vcir_min的零温敏性，从而实现对SiCMOSFET栅氧层退化排除温度干扰的状态6[0033]3、本栅氧层退化状态监测方法受温度影响极小，利于在温度波动大的环境下工[0036]图2为实施例1在双脉冲测试(600V,20A)下的vcir_min在VEE_M下的温敏性和RG的测试[0038]图4为本发明实施例1在双脉冲测试(600V,20A下)的vcir_min在栅氧层退化实验中[0043]本发明提供一种基于源极杂散电感电压关断振荡的SiCMOSFET栅氧层退化监测方法，以源极杂散电感电压负峰值vcir_mi态评估依据，利用源极杂散电感电压vcir测量SiCMOSFET关断时的漏源极电流变化率diDS/DS/dt中阈值电压VTH的负温敏性和电子迁移率μ的正温敏性的抵消作用，通过调节关断时的驱动电阻RG和负压VEE实现定的监测驱动电阻RG_M和关断栅压VEE_M下监测SiCMOSFET栅氧层退和VEE为监测设计的RG_M和VEE_M并测量源极杂散电感电压负峰值vcir_min，并和健康状态下的7[0049]本发明通过测量关断回路杂散电感电压最小值vcir_min实施温度无关的SiC[0051]栅氧层会造成阈值电压VTH漂移从而导致vcir_min变化，因此vcir_min可作为监测SiC流和母线电压下的SiCMOSFET瞬态波形。取测试电路负极的一段电流回路作为测试接口，8件源极和漏极。图3展示了被测器件在高温栅偏下两个同一批次的实验器件阈值电压VTH的测试结果。42小时应力下器件1和器件2的VTH分别增加了48.88％和54.38证明被测器件1和器件2的vcir_min分别降低了6.55％和7.09温度使两个器件的vcir_min最多变化了温栅偏实验器件阈值电压VTH的测试结果，图5(c)展示了高温栅偏实验中vcir随栅氧层退化高温栅偏实验器件阈值电压VTH的测试结果，图6(c)展示了高温栅偏实验中vcir随栅氧层退化时间的实验波形，图6(d)展示了高温栅9[0075]由表2可知，本发明栅氧层退化状态监测方法对多种型号SiCMOSFET都能在发生[0076]从实施例1、实施例2和实施例3的结果可以看出，本发明涉及的基于关断振荡的方法无法在温度变化大或者负载波动大的条件下准确监测栅氧层[0077]最后需要说明的