英飛凌的SiC MOS需要負(fù)壓嗎

IPAC | 2023年度英飛凌碳化硅直播季第一場直播于5月23日順利結(jié)束。直播中英飛凌的三位工程師孫輝波、趙佳、郝欣與大家探討了CoolSiC溝槽柵MOSFET的設(shè)計(jì)理念、高性能封裝互聯(lián)方案.XT、冷切割技術(shù)與應(yīng)用。直播時(shí)間有限，未能回答全部觀眾問題，在此針對(duì)一些遺漏問題進(jìn)行回答。

英飛凌的SiC MOS不需要負(fù)壓吧？

答：如果單純的從抑制寄生導(dǎo)通的角度看，對(duì)于一個(gè)設(shè)計(jì)良好的電路，英飛凌SiC MOSFET是不需要用負(fù)壓關(guān)斷的。但是負(fù)壓對(duì)關(guān)斷損耗有影響。

能不能出一期關(guān)于可靠性壽命的主題？

答：英飛凌于2020年就推出了關(guān)于碳化硅器件可靠性白皮書How Infineon controls and assures the reliability of SiC based power semiconductors，中文版閱讀具體可參見文章 ：《英飛凌如何控制和保證基于SiC的功率半導(dǎo)體器件的可靠性》。

電荷集中在溝槽附近，特別是彎曲率高的地方，英飛凌做了什么補(bǔ)救措施？

答：英飛凌采用非對(duì)稱溝槽柵結(jié)構(gòu)，溝槽的一側(cè)設(shè)有深P阱，P阱包圍溝槽倒角，可以大大舒緩電場在溝槽倒角處的聚集。

碳化硅閾值電壓漂移的問題怎么解決的？

答：閾值漂移，本質(zhì)上是柵極氧化層中的缺陷，捕獲了不該屬于它的電子，氧化層中電子日積月累，就會(huì)造成閾值降低。所以要規(guī)避這種現(xiàn)象，芯片設(shè)計(jì)中要改善氧化層的質(zhì)量。M1H就是改善了氧化層的質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了方形門極電壓操作曲線，也就是說不管什么開關(guān)頻率，都可以使用負(fù)壓下限-10V了。

我看到1700V的SiC管子做到12V驅(qū)動(dòng)電壓了，如何能做到這么低還保證閾值電壓的呢？

答：目前英飛凌1700V SiC MOSFET主要面向應(yīng)用是輔助電源，12V驅(qū)動(dòng)電壓主要是為了和大部分反激式控制器兼容。也可以采用15V的驅(qū)動(dòng)電壓主，如果用15V驅(qū)動(dòng)，導(dǎo)通損耗會(huì)更低。

Cox是什么電容，和cgs,cgd有啥關(guān)系？

答：下圖是IGBT內(nèi)部的寄生電容示意圖，MOSFET同理。可以看到Cox是多晶硅柵極對(duì)襯底的電容，以柵極氧化層為介質(zhì)，包括下圖中的C2,C3,C4。其中，C3,C4是輸入電容Cge的一部分，C2是Cgc的一部分。溝道電阻的公式中出現(xiàn)的Cox特指C3。

動(dòng)態(tài)HTGB和穩(wěn)態(tài)HTGB對(duì)比，哪一個(gè)更嚴(yán)格？

答：如果動(dòng)態(tài)HTGB是指GSS-Gate switching stress，那么GSS與HTGB考查的是不同維度的內(nèi)容，GSS考查的是SiC MOSFET在多次開關(guān)周期后閾值的漂移程度，而HTGB考查的是長期的柵極偏壓應(yīng)力下柵氧化層的退化程度。兩者對(duì)于評(píng)估SIC MOS的可靠性來說都是不可或缺的，不存在哪一個(gè)更嚴(yán)格。