解决SiC MOSFET的瞬态电流问题：一种用于区分氧化物陷阱和体陷阱的稀疏表示框架

《IEEE Transactions on Power Electronics》：Resolving the Transient Current of SiC MOSFETs: A Sparse Representation Framework for Disentangling Oxide and Bulk Traps

碳化硅MOSFET阈值电压漂移机制研究：提出多温度瞬态分析结合稀疏表示框架，有效分离氧化物陷阱与体缺陷贡献，识别H1-H5体陷阱并揭示氧化物陷阱时间常数电压依赖特性，为高压器件可靠性评估提供新方法。

　　

摘要：

由于氧化物和体缺陷引起的阈值电压（VTH）不稳定性，仍然是SiC MOSFET在高功率应用中面临的一个关键可靠性问题。传统的表征方法难以从瞬态漏电流测量中分离出重叠的陷阱信号，这限制了在真实工作条件下预测电压温度（VTH）漂移的能力。本文提出了一种基于物理原理的稀疏表示框架，该框架结合了多温度瞬态分析，以区分氧化物陷阱和SiC体陷阱对电压温度变化的影响。通过使用已建立的陷阱模型构建一个过完备的字典，并强制实现跨温度连续性，该方法能够识别五种不同的体陷阱（H1-H5），并提取不同栅极偏压下氧化物陷阱的时间常数谱（TCS）。在商用1200 V SiC MOSFET上的实验结果表明，在短关断时间内，与p型阱注入相关的陷阱H2（激活能为0.631 eV）主导了电压温度瞬态；而与栅极氧化相关的陷阱H4（激活能为0.834 eV）则对高温运行有重要影响。氧化物陷阱的时间常数具有电压依赖性，可延伸到接近直流区域，从而导致持续的电压温度漂移。所提出的方法提供了用于可靠性评估和基于物理的寿命建模的定量陷阱参数，从而能够更准确地预测功率转换器中的电压温度漂移。