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一种用于碳化硅功率MOSFET栅氧化层退化的栅极驱动级隔离监测技术

A Gate Driver-Level Isolated Monitoring Technique for Gate Oxide Degradation in Silicon Carbide Power Mosfets

作者 Javad Naghibi · Sadegh Mohsenzade · Kamyar Mehran · Martin P. Foster
期刊 IEEE Transactions on Power Electronics
出版日期 2025年12月
技术分类 功率器件技术
技术标签 SiC器件 宽禁带半导体 可靠性分析 故障诊断
相关度评分 ★★★★★ 5.0 / 5.0
关键词 碳化硅 SiC MOSFET 栅极氧化层退化 栅极驱动器 可靠性 电力电子 状态监测
语言:

中文摘要

栅氧化层退化是Si和SiC功率MOSFET的主要失效模式之一。由于SiC MOSFET的栅氧化层结构更薄且SiC与SiO2之间的导带偏移量减小,其栅氧化层退化导致的器件失效问题更为突出。本文提出了一种在栅极驱动器层面实现的隔离监测技术,用于实时评估SiC MOSFET的栅氧化层健康状态。

English Abstract

Gate oxide degradation accounts for one of the major chip-related failure modes both in Silicon (Si) and Silicon Carbide (SiC) power metal-oxide semiconductor field-effect transistors (mosfets). Due to the thinner structure of the gate oxide layer as well as reduced conduction band offset between SiC and SiO$_{2}$ in SiC mosfets, device failure with the root cause of gate oxide degradation is more...
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SunView 深度解读

随着阳光电源在光伏逆变器和PowerTitan/PowerStack储能系统中大规模应用SiC器件以提升功率密度和转换效率,器件的长期可靠性成为核心竞争力。该技术通过栅极驱动层面的监测,无需额外传感器即可实现对SiC栅氧化层退化的实时预警,极大地提升了系统的故障预测与健康管理(PHM)能力。建议研发团队将其集成至iSolarCloud智能运维平台,针对组串式逆变器及储能PCS中的核心功率模块建立在线寿命评估模型,从而降低运维成本,提升产品在极端工况下的运行可靠性。