Infineon CoolGaN™可靠鉴定流程与关键故障机制

Infineon的CoolGaN™是一种基于GaN-on-Si的高性能HEMT技术，它在功率转换开关器件中展现出优越的性能，包括更高的效率、功率密度和较低的成本，从而显著提升了FOM（品质因数）。然而，由于GaN材料和设计与硅基器件有显著区别，传统的硅基鉴定方法并不适用。为了确保CoolGaN™器件在实际应用中的可靠性和长期稳定性，Infineon采用了专门针对GaN器件的四部分鉴定流程。 首先，作者强调了对GaN技术进行鉴定的重要性，因为GaN的历史相对较短，且其独特的故障机制（如直流偏置故障模式、雪崩能力、切换SOA等）与硅器件不同。传统的硅鉴定标准和技术不能完全覆盖这些特性。英飞凌建议的鉴定流程包括： 1. 应用概况：理解GaN器件在具体应用场景下的需求和预期行为，这有助于确定相应的质量要求。 2. 质量要求概要：明确GaN器件在可靠性、耐温性、过载能力等方面的关键性能指标。 3. 开发期间的可靠性调查：在整个研发过程中，持续监控器件性能，通过统计分析（如Weibull函数）来评估其可靠性。 4. 退化模型：建立详细的故障和退化模型，如可靠性浴盆曲线，帮助预测设备在不同工作条件下的寿命和故障概率。 文章深入探讨了GaN器件的主要故障模式，比如直流偏置故障时的雪崩事件，以及在切换状态下的SOA（开关操作区）影响。此外，还重点介绍了如何通过动态导通状态电阻的控制来保证可靠性。 在确保GaN器件在应用中的可靠性方面，文章提供了电信AC-DC系统的具体案例，展示了如何利用退化模型预测故障率，如通过运行直流偏置退化模型和利用切换SOA（DHTOL）模型进行评级检查。这篇白皮书为工程师提供了关于如何安全有效地使用Infineon CoolGaN™技术的宝贵指导，以便他们在设计和应用GaN器件时能够克服潜在风险，实现长期稳定运行。