随着新能源汽车、光伏储能等产业的发展,SiC MOSFET在800V/1200V高压平台快速上车,如何保障产品能否在高温、高压、高频的复杂车载环境中,稳定工作十年以上?
常规用于评估硅器件的传统静态测试(如HTRB),无法揭示SiC器件在真实应用中导致的可靠性风险,静态测试已显“力不从心”;栅氧化层退化与电压冲击耐受等失效机理,只有模拟在实际应用中承受的动态电压应力、高温环境以及频繁开关动作,才会被激活和暴露,因此需要更加精准的可靠性验证。
2025版AQG 324 Edition 04.1将HTFB、DGS、DRB、dyn.H3TRB四项SiC专项动态测试纳入宽禁带器件附录推荐验证项目。这标志着动态可靠性测试已成为SiC功率器件研发与产业化进程中的重点考核项目,也标志着行业对功率模块可靠性的验证,从“静态达标”迈向了“动态可靠”, 动态可靠性测试已成为下一代SiC功率模块量产上车的“入场券”。

AQG 324标准迭代
LV324
■ 适用对象:硅基IGBT功率模块
■ 未定义任何SiC动态测试项目,仅包含静态HTRB、H3TRB、功率循环等试验
■ 无DRB、dyn.H3TRB、DGS相关试验定义,不适配SiC高频dv/dt工况验证
AQG324 Edition 02.1 / 03.1
■ 仅在附录简要提及SiC器件动态应力风险,未标准化DRS/ dyn.H3TRB /DGS试验流程
■ 主体框架沿用硅基功率模块验证体系
AQG324 Edition 04.1 / 2025(现行版本)
■ 将DRB、dyn.H3TRB(Dynamic H3TRB)、DGS正式纳入标准SiC专项附录
HTFB 高温正向偏置 High-temperature forward bias
■ 测试目的:当SiC MOSFET内部的体二极管长期正向导通时,材料深处的晶体缺陷可能悄然扩展,引发性能不可逆衰减。HTFB 通过模拟体二极管在高温下的长时间正向导通,加速其双极退化过程,从而评估芯片制造商对这种退化机制的抑制水平。
■ 测试参数:HTFB暂无标准固定统一测试参数,全部试验条件由芯片供应商与终端客户技术协商确定。以下为示例参数,非标准规定值:
- 测试模式:AC模式
- Tj = 175 ℃
- 体二极管通AC电流
- VGS栅压:-5 V
- 脉冲频率(初始值):100 Hz,占空比1:10(脉宽1 msec,单周期时间10 msec)
- 脉冲电流:110 A
- 通流时间:2 h
DGS 动态栅极应力测试 Dynamic Gate Stress
■ 测试目的:考核碳化硅功率MOSFET的栅极开关不稳定性(GSI),模拟其在实际运用中的高低电平频繁切换,SiC栅氧化层可靠性,使Vth出现漂移退化的情况。
■ 测试参数:

注:所建议的测试参数源自典型应用条件或基于最佳实践。因此,dVGS/dt和/或最大开关频率可能受限于模块设计(例如高CDS)。允许使用偏离参数,但必须满足客户要求。


图源ECPE AQG324 Release 04.1
■ 测试评价:VGS,th 或RDS,on 变化率大于 20%判定为失效。
DRB 动态反偏测试 Dynamic Reverse Bias
■ 测试目的:模拟车载高频开关工况下,器件反复承受高压dv/dt冲击,考核芯片终端钝化层、PN结长期稳定性。
■ 测试参数:

注:DRB最长测试时长上限1500h;所建议的测试参数源自典型应用条件或基于最佳实践。因此,dVDS/dt和/或最大开关频率可能受限于模块设计(例如高CDS)。允许使用偏离参数,但必须满足客户要求。所用测试参数必须在测试报告中记录。


图源ECPE AQG324 Release 04.1
dyn.H3TRB 动态高温高湿反偏 Dynamic H3TRB
作为SiC车规可靠性验证中的关键项目之一,dyn.H3TRB在DRB动态高压开关应力基础上,进一步叠加高温高湿湿热环境。
■ 测试目的:在DRB动态高压应力基础上叠加湿热环境,验证湿气与动态高压电场耦合作用下器件可靠性。
■ 测试参数:

注:dyn.H3TRB可使用散热片控结温;所建议的测试参数源自典型应用条件或基于最佳实践。因此,dVDS/dt和/或最大开关频率可能受限于模块设计(例如高CDS)。允许使用偏离参数,但必须满足客户要求。所用测试参数必须在测试报告中记录。

主动模式 vs 被动模式标准区分
AQG 324标准对DRB和dyn.H³TRB明确了两种测试模式,二者不可等效替代:
■ 主动模式
- 采用半桥拓扑结构
- DUT栅极周期性切换VGS(on) / VGS(off)
- dv/dt由器件自身开通关断动作产生。

主动模式(图源T/CASAS 046—2025)
■ 被动模式
- DUT栅极持续维持关断负压
- dv/dt由外部辅助开关电路产生
- 器件全程保持关断。

被动模式(图源T/CASAS 046—2025)
核心差异:VGS电压源是在样品上施加栅源电压的源,VDS电压源是在样品上施加漏源电压的源。被动模式下漏源极电压重复快速开通和关断,栅极电压保持不变。主动模式下,DUT1为被测器件,DUT2作为陪测器件,DUT1和 DUT2的漏源电压和栅源电压交替开通和关断。
随着新能源汽车、储能及高压电驱系统的发展,SiC MOSFET对动态可靠性的要求不断提高。SGS持续深耕功率半导体与汽车电子可靠性验证领域,可依据AQG 324标准开展相关测试与验证服务,助力企业识别潜在失效风险,提高产品可靠性,加快车规级产品开发与市场导入进程。
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