欢迎阅读我们的第18阶段可靠性报告。值得强调的是,第18阶段可靠性报告
(RR) 不仅仅是测试更多器件。在启动第18阶段RR之前,我们设定了一个目标,即缩小
实验室生成的可靠性测试结果与器件在各种任务曲线下寿命之间的差距。实现这一目标
需要与我们的客户进行广泛且富有建设性的讨论和反馈。如果没有客户富有成效的讨论以及有时
具有挑战性的要求,第18阶段RR将无法完成。我们衷心感谢所有为完成本文档做出贡献的客户。
此外,为确保本报告所呈现工作的质量,大部分内容已经过同行评审,并发表在领先期刊上,
同时也已在国际电力电子或可靠性会议上发表和展示。
第2节强调了了解适用于GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)的基本磨损机制的必要性。
表1-1提供了GaN HEMT中主要磨损机制的执行摘要。
第3节介绍了一种定量方法,通过识别任务特定工作条件下的主导
磨损机制来估算器件整体寿命,见公式3-10。此外,本节还提出了一种更
详细的寿命建模方法,将具有不同占空比的多种应力条件纳入其中,从而进一步
扩展了所提出方法的适用性。
在第4节中,第18阶段可靠性报告沿用了之前第17阶段报告的格式,依次讨论
GaN HEMT中的五种关键磨损机制。值得注意的是,在研究和理解方面都取得了显著扩展,
并在以下章节中进行了详细讨论。
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GaN HEMT中pGaN栅极的磨损机制在第4.1节中讨论。第18阶段可靠性
报告探讨了领先GaN器件中电压和温度依赖性的边界。报告还提供了第一性原理
分析来解释数据,并且该工作已通过同行评审,发表在期刊和国际会议
论文集中。新增的第4.1.4节将栅极可靠性研究扩展到
宽开关频率范围内的动态开关条件,包括动态栅极应力期间漏源电流的影响。
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第4.2节讨论了漏源应力下的磨损机制。自第16阶段RR发布以来,瞬态
漏极过压研究受到了客户的广泛认可。在第18阶段RR的第4.2.4节中,
提供了有关领先100 VDS额定和150 VDS额定GaN器件的更多漏极
过压数据,进一步证明了eGaN技术的过压
鲁棒性。
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在第4.3.3节中,基于100、150和
200 VDS额定GaN器件脉冲电流极限的表征,展示了类似的数据扩展。图4-29显示,我们数据手册中
规定的脉冲电流额定值是保守的,
表明随着更多统计数据的获得,该额定值可能进一步提高。
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第18阶段RR增强了热机械磨损部分(第4.4节)。现在该部分包括对
芯片级封装(CSP)器件和四方扁平无引脚(QFN)封装器件的
研究。随着QFN封装GaN器件在市场上获得越来越多的关注,
第4.4.3节专门研究QFN器件中的热机械
磨损机制。本节全面讨论了温度循环、热冲击和功率循环可靠性。
进一步进展正在进行中,敬请期待!
最后,我们投入了大量精力来研究GaN在电机驱动中的特定可靠性。电池供电
电机驱动在电动出行系统、人形机器人和无人机等应用中
正变得至关重要。这些应用中的器件会承受不同的任务曲线,其中包括启动、
加速、堵转事件期间的快速电流瞬态,
也称为高功率时段,随后是以较低且
更稳定电流为特征的低功率正常运行时段。我们提出了一种定制化测试方法,用于模拟这些任务特定的应力条件。
如第5.4节所示,初步结果表明,EPC的GaN技术为此类
电机驱动系统提供了坚固可靠的解决方案。