硅的故障机制清晰,验证方法非常成熟,但传统的硅验证工艺无法直接应用于GaN技术产品,因为GaN器件的材料和结构特性与硅器件有显著差异。
我们对目标应用条件下硅器件的故障机制已经很清楚,这包括TDDB(发生在硅器件栅极氧化物中)、疲劳表征、电迁移(由导体中的高电流密度导致)和腐蚀(由湿度和偏压导致)。尽管其中大半也发生于GaN器件,但在验证GaN器件时,还需加入更多条件。GaN器件需要新的验证方案来确保其在实际应用中的可靠运行,特别是在高电压、高频率和高温度条件下。
为此白皮书重点介绍了验证GaN器件的四个方面的流程:
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应用概况:了解器件在特定应用中的应力条件,包括电压、电流、温度和湿度等,以及预期的工作寿命和质量要求。
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质量要求概况:收集应用的一般描述、目标使用寿命、最大允许累积故障率、ESD额定值等参数。
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开发过程中的可靠性研究:通过Weibull图等工具分析故障数据,区分内在故障和外在故障,并通过工艺和设计变更减少外在故障。
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退化模型:开发关键故障模式的退化模型,如DC偏置和开关SOA模型,动态导通电阻,以预测器件在使用寿命内的故障率。
白皮书以通讯电源为例,分析了在图腾柱、硬开关PFC拓扑中使用时,如何满足典型的工业使用寿命和质量(累积故障率)目标。
白皮书最后提出CoolGaN™ HEMT作为通用的功率开关,在各种拓扑中的应用条件和建议。
《高压CoolGaN™ GIT HEMT的可靠性和鉴定---CoolGaN™技术和器件如何大幅超出标准使用寿命要求》目录一览:
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