团 体 标 准
T/CASAS 047—2025代替 T/CASAS 047—2024
碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管
(SiC MOSFET) 动态高温高湿反偏
(DH3TRB)试验方法
Dynamic high-humidity, high-temperature reverse bias test method
(DH3TRB) for silicon carbide metal-oxide semiconductor filed effect
transistor (SiC MOSFET)
2025 - 12 - 30 发布 2025 - 12 - 30 实施
第三代半导体产业技术创新战略联盟 发 布
起草。
本文件代替T/CASAS 047—2024《碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管(SiC MOSFET)动态高温高湿反偏(DH3TRB)试验方法》(2024年11月19日发布)。
本文件与T/CASAS 047—2024相比，除编辑性修改外主要技术差异如下：
——修订了“表1 动态高温高湿反偏试验条件”。
——“ 8.3.2 应力波形”中漏源极电压变化速率“10 %VDS ～90 %VDS 的平均变化速率”修订“40 %VDS ～60 %VDS 的平均变化速率”。删除“栅源极电压变化速率应不小于1 V/ns(10 %VGS～90 %VGS的平均变化速率)”的要求。
——“8.5 中间测量或终点测量”中阈值电压测试方法参考“JEP183”修订为参考“T/CASAS 021”。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。
本文件由第三代半导体产业技术创新战略联盟(CASA)制定发布，版权归CASA所有，未经CASA许可不得随意复制;其他机构采用本文件的技术内容制定标准需经CASA允许;任何单位或个人引用本文件的内容需指明本文件的标准号。
本文件主要起草单位：工业和信息化部电子第五研究所、忱芯科技(上海)有限公司、中国科学院电工研究所、比亚迪半导体股份有限公司、清纯半导体(宁波)有限公司、复旦大学宁波研究院、东风汽车集团有限公司、深圳平湖实验室、湖北九峰山实验室、深圳市禾望电气股份有限公司、中国电力科学研究院有限公司、一汽旗新动力(长春)科技有限公司、广电计量检测集团股份有限公司、西安交通大学、合肥功立德半导体科技有限公司、江苏第三代半导体研究院有限公司、泰科天润半导体科技(北京)有限公司、芯迈半导体技术(杭州)股份有限公司、广东省东莞市质量监督检测中心、北京第三代半导体产业技术创新战略联盟。
本文件主要起草人：陈媛、施宜军、何亮、毛赛君、陈兴欢、路国光、来萍、王宏跃、赵鹏、蔡宗棋、张瑾、吴海平、孙博韬、丁琪超、左元慧、张俊然、李钾、王民、胡浩林、曾威、袁俊、谢峰、杨霏、刘昌、付志伟、刘志强、宋鑫宇、李汝冠、王来利、王铁羊、刘陆川、孙钦华、赵高锋、胡惠娜、郭俊、李本亮、高伟。
本文件于2024年首次发布，本次为第一次修订。
引 言
碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管(SiC MOSFET)具有阻断电压高、工作频率高、耐高温能力强、通态电阻低和开关损耗小等特点，广泛应用于高频、高压功率系统中。随着电力电子技术的不断发展，越来越多的领域如航天、航空、石油勘探、核能、通信等，迫切需要能够在髙温、高频等极端环境
下工作的电子器件。
由于SiC MOSFET在功率变换中常面临高压、高频、高温、高湿等复杂应力条件，其终端充放电效应，在开关性能明显优于Si器件的SiC器件中更为突出，为了验证终端的可靠性不会因器件导通和关断引起的电场强度持续变化而受到影响，有必要对SiC MOSFET在开关动态情况下的高温高湿反偏可靠性进行评估。本文件给出了适用于SiC MOSFET器件的动态高温高湿反偏(DH3TRB)试验方法。
碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管(SiC MOSFET) 动态高温
高湿反偏(DH3TRB)试验方法
1 范围
本文件描述了碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管( SiC MOSFET) 的动态高温高湿反偏(DH3TRB)试验方法。
本文件适用于SiC MOSFET分立器件和功率模块评估高温高湿高dV/dt对芯片内部结构快速充电导致的老化评价。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 4586 半导体器件 分立器件第8部分：场效应晶体管
T/CASAS 021 碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管(SiC MOSFET)阈值电压测试方法
3 术语和定义
GB/T 4586界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3. 1
动态高温高湿反偏 dynamic high-humidity,hige-temperature reverse bias; DH3TRB在高温高湿条件下，漏源电压快速开通和关断偏置。
3. 2
漏源电压上升速率 rate of change of drain-source voltage
dVDS /dt
漏源电压上升沿的变化速率。
3. 3
开态栅极电压 on-state gate-source voltage
VGS.ON
器件导通的栅极电压。
3. 4
关态栅极电压 off-sate gate-source voltage
VGS.OFF
器件关断的栅极电压。
3. 5
推荐最大栅极电压 recommended maximum gate-source voltage
VGS.max.recom
器件推荐的最大栅极电压。
3. 6
推荐最小栅极电压 recommended minimum gate-source voltage
VGS.min.recom
器件推荐的最小栅极电压，
注：推荐的最小栅极电压应保证器件关断。
4 原理
动态高温高湿反偏试验可采用两种方式：被动模式或主动模式，试验电路图分别如图1和图2所示。 VGS 电压源是在样品上施加栅源电压的源，VDS 电压源是在样品上施加漏源电压的源。被动模式下漏源极电压重复快速开通和关断，栅极电压保持不变。主动模式下，DUT1为被测器件，DUT2作为陪测器件， DUT1和DUT2的漏源电压和栅源电压交替开通和关断。同样，DUT2为被测器件时，DUT1作为陪测器件。被测器件放置在可精准控制温度湿度的温箱中，温箱中被测器件位置温度控制误差不大于2 %，湿度控制误差不大于5 %。
图1 动态高温高湿反偏试验电路(被动模式)
图2 动态高温高湿反偏试验电路(主动模式)
5 试验条件
大气压86 kPa～106 kPa。
6 仪器设备
所使用的仪器设备应能够提供和控制试验范围内的电压应力、温度应力、湿度应力和试验时长。试验设备的主要组成部分应包括：脉冲电压单元、温度控制单元、湿度控制单元、数据收集系统。
a) 脉冲电压单元。脉冲电压单元包栅极脉冲电压单元和漏极脉冲电压单元，脉冲电压单元应能满足高低电压变换的频率、变化速率以及时长要求;
b) 温度控制单元。应满足可设置试验过程中需要的样品温度条件，并维持此温度稳定时长与试验时长一致;
c) 湿度控制单元。应满足可设置试验过程中需要的样品湿度条件;
d) 数据收集系统。能够记录相关的试验数据，包括温度、湿度、试验时间、电参数测试信息和结果。
7 样品
选择检验合格的SiC MOSFET分立器件和功率模块。
8 试验步骤
8. 1 试验流程
该试验方法通过对样品施加温度、湿度和动态电应力来评估器件的退化，试验流程图如图3所示。
注： 中间测量不是必须的。
图3 试验流程图
8. 2 初始值测量
测量样品的初始电参数，包括但不限于漏源漏电流IDSS、栅源漏电流IGSS、阈值电压VGS(th)、击穿电压VBR、漏源极导通电阻RDS(on) 、体二极管正向压降VF。
8. 3 施加应力
8.3.1 应力条件
推荐按照表1的应力条件进行动态高温高湿反偏试验，根据产品的要求，其他应力条件是可以接受的，可根据实际应用条件或最佳实践进行调整，需在产品的详细规范中指明应力条件。本试验中所有应用的电气参数均需在功率模块或分立器件电气端子连接处(最接近芯片位置侧)进行测量。
表1 动态高温高湿反偏应力条件
8.3.2 应力波形
在样品上施加电压应力。图4和图5分别显示了被动模式和主动模式条件下的VGS 和VDS 电压应力波形。被动模式下栅源极电压始终保持使器件关断的推荐最小负栅压，主动模式下栅源极电压在推荐最小负栅压与最大栅压之间切换。漏源极电压变化速率应不小于30 V/ns(40 %VDS ～60 %VDS 的平均变化速率)，图6为VDS 过冲电压波形图。
图4 被动模式下VGS和VDS电压应力波形图
图5 主动模式下VGS和VDS电压应力波形图
图6 VDS过冲电压波形图
8.4 撤除应力
撤除样品上的电应力和温湿度应力，进行中间测量或终点测量。
8.5 中间测量或终点测量
中间测量或终点测量包括但不限于漏源漏电流IGSS 、栅源漏电流IGSS 、阈值电压VGS(th) 、击穿电压V(BR)DSS、漏源极导通电阻RDS(on)、体二极管正向压降VF。测试应按照产品的详细规范进行。中间测量或终点测量应在器件从规定试验条件下移出后的96 h内完成。如果中间测量或终点测量不能在规定的时间内完成，那么在完成试验后测量前，器件至少应追加24 h相同条件的试验。
9 试验数据处理
失效判据应包括但不限于表2所示的参数，除阈值电压外其他参数的测试方法依据GB/T 4586，阈值电压测试方法参考T/CASAS 021，测试条件按照产品规范测试常温下的参数变化。
表2 动态高温高湿反偏试验失效判据
10 试验报告
应提供一份试验报告，试验记录参见附录A，其中至少包括：
a) 样品名称、编号;
b) 试验偏置条件;
c) 试验温度;
d) 试验湿度;
e) 试验电压;
f) 试验时间;
g) VGS(th)测量前预处理脉冲条件;
h) 试验前后电参数变化;
i) 本文件编号;
j) 试验结果。
A
A
附 录 A
(资料性)
SiC MOSFET 动态高温高湿反偏试验记录表
SiC MOSFET动态高温高湿反偏试验记录表如图A.1。
表A.1 动态高温高湿反偏试验记录表示例
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