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储能系统技术 储能系统 SiC器件 ★ 4.0

总电离剂量辐照下动态栅极应力诱导的SiC MOSFET栅氧退化研究

Investigation on Gate Oxide Degradation of SiC MOSFETs Induced by Dynamic Gate Stress Under Total Ionizing Dose Irradiation

作者 Jiahao Hu · Xiaochuan Deng · Tao Xu · Haibo Wu · Xing Zeng · Xu Li
期刊 IEEE Electron Device Letters
出版日期 2025年7月
技术分类 储能系统技术
技术标签 储能系统 SiC器件
相关度评分 ★★★★ 4.0 / 5.0
关键词 碳化硅MOSFET 栅氧化层退化 动态栅极应力 总电离剂量辐照 评估
语言:

中文摘要

在这篇快报中,研究了碳化硅(SiC)金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管(MOSFET)在总电离剂量辐照下由动态栅极应力引起的栅极氧化物退化情况,以准确评估……

English Abstract

In this letter, the gate oxide degradation of SiC MOSFETs induced by dynamic gate stress under total ionizing dose irradiation is investigated to accurately evaluate the
S

SunView 深度解读

从阳光电源的业务视角来看,这项关于SiC MOSFET栅极氧化层在辐射环境下动态应力退化机制的研究具有重要的战略意义。SiC功率器件已成为我们新一代光伏逆变器和储能变流器的核心部件,其可靠性直接影响产品在极端环境下的表现。

该研究聚焦于总剂量辐射与动态栅极应力的耦合效应,这对我们在特殊应用场景具有显著价值。虽然常规地面光伏电站辐射暴露有限,但在高海拔、航天级储能系统,以及未来可能的空间太阳能应用中,辐射环境是不可忽视的可靠性因素。更重要的是,该研究揭示的栅极氧化层退化机理对理解器件在高频开关、温度循环等复杂工况下的长期可靠性具有普遍意义。

从技术成熟度看,这属于基础可靠性研究范畴,距离工程应用尚需时日,但其价值在于为我们的功率模块设计提供理论指导。研究成果可帮助优化栅极驱动策略,通过调整开关频率、驱动电压摆幅和时序参数来延缓器件退化,这对提升逆变器25年以上生命周期的可靠性至关重要。

技术挑战在于如何将实验室加速老化数据转化为实际工况下的寿命预测模型,并建立适合大规模生产的筛选测试方法。机遇则体现在:通过深入理解退化机制,我们可与上游SiC器件供应商协同开发抗辐射加固型或高可靠性定制产品,在特种电源市场建立差异化竞争优势,同时为储能系统在极端环境应用(如极地、深空)拓展新的市场空间。