填补国际空白！SiC 功率模块老化筛选试验标准出炉

2025-12-05 01:38 来源：电子发烧友

12月1日,由智新半导体有限公司牵头,联合株洲中车时代半导体有限公司、重庆大学、华中科技大学等 20 余家产学研单位共同制定的团体标准 T/CASAS 041—2025《基于感性负载的 SiC 功率模块老化筛选试验方法》正式发布并同步实施。该标准历经起草小组研讨、广泛征求行业意见、委员会草案投票等规范流程,由第三代半导体产业技术创新战略联盟(CASA)发布,填补了国际上 SiC 功率模块感性负载老化筛选领域的标准空白,为产业规模化发展提供了统一技术遵循。

作为针对 SiC 功率模块量产筛选的专项标准,T/CASAS 041-2025 围绕 “模拟实际工况、高效筛选缺陷” 核心目标,构建了完整的试验技术体系。

标准适用于含 SiC MOSFET 的功率半导体模块(含全桥、半桥模块及分立器件),重点适配三相逆变拓扑电路应用场景,同时为其他拓扑电路应用提供参考,可满足高频、高压功率系统的器件筛选需求,尤其契合新能源汽车电驱系统等核心应用场景。

标准创新性采用 “三相电抗器替代电机” 的设计思路,通过模拟电机驱动中的逆变工况(含额定、峰值工况)和堵转工况,复现 SiC 器件实际工作中的电热应力环境。试验以 “多工况循环” 模式开展,可灵活设置逆变额定工况、峰值工况、堵转工况的持续时间及循环次数,既保证了测试的真实性,又大幅降低了传统电机台架测试的硬件成本和能耗,适配量产筛选需求。

在试验装置方面,标准明确了直流电源、散热系统、控制驱动系统等关键部件的技术指标:直流电源需覆盖器件额定电压电流范围,分辨率与精度需满足高可靠性测试要求;散热系统需实现 0-85℃宽温域控制,温度波动度优于 3℃;测量系统需实时监测 VGS、VDS、输出电流等关键参数,具备抗干扰和数据备份能力。

在测试流程上,标准规定了 “样品选择 — 初始值测量 — 参数设置 — 低压验证 — 系统预热 —SVPWM 发波测试 — 终点测量 — 数据处理” 的全流程规范,要求对栅源漏电流、阈值电压、漏源极导通电阻等核心参数进行试验前后对比分析。

标准明确了双重失效判据:一是外观判据,器件端子压痕、外壳脏污变色均视为失效;二是参数判据,规定漏 - 源极导通电压、体二极管正向压降、阈值电压等参数相对于初始值的变化率不得超过 5%,零栅压漏源漏电流、栅源漏电流变化率不得超过 500%(初始值小于 10nA 时测试后不超过 50nA),总谐波畸变率不超过 3%。数据处理采用威布尔分布模型,可精准定位早期失效器件,为可靠性寿命预测提供量化依据。

近年来,SiC 功率器件凭借高阻断电压、低开关损耗等优势,在新能源汽车领域实现规模化应用,市场规模持续高速增长。预测显示,至 2029 年全球 SiC 器件市场总值将超 100 亿美元,其中汽车和移动设备市场占比达 82%。然而,传统测试方法存在明显局限:电机台架测试设备复杂、成本高昂,双脉冲 + 短路 + 静态测试无法模拟实际工况,导致部分早期缺陷器件难以被筛选,影响终端产品可靠性。

T/CASAS 041-2025 的发布,不仅填补了国际相关领域的标准空白,更解决了产业 “测试标准不统一、筛选效率低” 的痛点。其核心价值体现在:一是通过标准化试验方法,帮助企业高效筛选出浴盆曲线中的早期失效器件,将产品失效率控制在合理范围,尤其满足新能源汽车主驱逆变器等高品质要求场景;二是统一了行业测试技术要求,降低了供需双方的技术对接成本;三是彰显了中国在 SiC 功率半导体领域的技术引领地位,为国内企业参与国际竞争提供了标准支撑。

未来,随着该标准的推广应用,将进一步推动 SiC 功率模块产业的规范化、高质量发展,为第三代半导体技术在新能源汽车、高端电力电子等领域的规模化应用筑牢基础。

责任编辑：石旭