Si IGBT和SiC MOSFET分立器件封装可靠性对比

摘要

为了明确SiC金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET)与Si绝缘栅双极型晶体管(IGBT)寿命差异的原因,在相同结温条件下对上述两种分立器件进行功率循环试验。试验结果表明,SiC MOSFET的寿命大于Si IGBT的寿命。若将两组试验负载电流等效一致,则SiC MOSFET的寿命约为Si IGBT的1/4。为了揭示寿命差异的根本原因,即失效机理的探究,建立了两种器件电-热-力多物理场有限元模型并在功率循环试验条件下进行仿真,结果表明造成寿命差异的原因是Si、SiC材料与铝材料之间的热膨胀系数差异不同,导致器件在功率循环中受到循环热应力时产生的塑性应变不同。研究结果为提高SiC MOSFET的寿命提供了理论参考。