宽禁带功率器件认证标准存缺陷：SiC与GaN可靠性测试面临挑战

碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）功率器件已快速进入电动汽车逆变器、车载充电器、太阳能逆变器和数据中心电源等应用。但 Infinita Lab 创始人兼首席科学家 Pradyumna Gupta 博士认为，用于证明这些器件可靠性的认证标准——包括 JEDEC JESD47、AEC-Q101 以及 JESD22 系列应力测试——都是围绕硅器件的失效模式建立的。

宽禁带材料的失效方式有所不同。在 SiC 中，基面位错（basal plane dislocations）可能发展为层错（stacking faults），进而造成双极退化（bipolar degradation）；栅氧化层陷阱（gate oxide traps）和击穿行为也不遵循硅器件的模型。在 GaN 中，电荷俘获（charge trapping）会引起动态导通电阻漂移，即电流崩塌（current collapse）；介质陷阱（dielectric traps）则会导致阈值不稳定（threshold instability）。甚至测试条件也存在不足：高温反向偏压测试按额定电压的 80% 进行，对 1200 V 的 SiC MOSFET 来说就是 960 V，因此许多实验室实际会在更低的应力下测试。

Gupta 指出，其结果是认证数据在纸面上看起来不错，却几乎无法说明在服役寿命期间究竟是什么会让 SiC 或 GaN 器件退化。他总结说，随着该技术向更高电压、更高温度和更高频率推进，弥合这一差距是电力电子领域面临的核心挑战。