Bd. 97 (2023): Kempiak, Carsten: Lastwechselmethoden für Siliziumkarbid-MOSFETs unter Berücksichtigung von deren Schwellspannungsinstabilität

Die Anwendung von etablierten Qualifizierungstestroutinen wie Lastwechseltests auf SiC-MOSFETs ist mit Herausforderungen verbunden: Die Schwellspannung Uth von SiCMOSFETs ist kein stabiler Parameter, was sowohl die Sperrschichttemperaturerfassung während der Testdurchführung beeinflusst als auch zu einer unerwünschten Verschiebung des Einschaltwiderstandes führt. Innerhalb dieser Arbeit wird ein Konzept zur Uth- Erfassung während einer Lastwechselprüfung erarbeitet und umgesetzt. Hierauf aufbauend erfolgt zunächst eine umfangreiche Charakterisierung von Schwellspannungsinstabilitäten unter lastwechseltypischen Gate-Bedingungen. Es werden die wesentlichen Einflussfaktoren herausgearbeitet und deren Einfluss auf Lastwechseltests diskutiert sowie ein Konzept zur Unterdrückung unerwünschter Drifteffekte während der Lastwechselprüfung mittels Vorkonditionierung abgeleitet. Der Vergleich erster Lastwechseltests mit und ohne Vorkonditionierung validiert dessen Eignung und impliziert ferner einen signifikanten Einfluss von Uth auf das Lastwechselergebnis. Zusätzlich wird eine von Uth-Instabilitäten unabhängige Temperaturerfassung mittels chip-integriertem Sensor eingeführt und mit der etablierten USD(T)-Methode verglichen. Im Ergebnis dieser Arbeit werden die wesentlichen Herausforderungen zur Anwendung von Lastwechseltests auf SiC-MOSFETs aufgezeigt, Methoden zum Umgang mit diesen erarbeitet und experimentell verifiziert. Exemplarische Untersuchungen erfolgen sowohl an speziell angefertigten Forschungsmustern als auch an käuflichen SiC-MOSFETs unterschiedlicher Hersteller und Spannungsklassen.

ISBN: 978-3-948749-38-5