国家标准计划《碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管（SiC MOSFET）试验方法 第6部分：动态反偏（DRB）》由 TC78（全国半导体器件标准化技术委员会）归口 ，主管部门为工业和信息化部（电子）。

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 、湖北九峰山实验室 、深圳市禾望电气股份有限公司 、杭州芯迈半导体技术有限公司 、中国电力科学研究院有限公司 、中国第一汽车集团有限公司 、广电计量检测集团股份有限公司 、西安交通大学 、深圳平湖实验室 、江苏第三代半导体研究院有限公司 、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 。

碳化硅金属氧化物半导体晶体管(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反偏、高温高湿反偏可靠性进行评估。

欧洲电力电子中心的AQG324也要求针对SiC 器件开展动态反偏试验，但是相关试验条件仍然存在争议。

目前国内外都缺乏详细的可操作性的标准，动态反偏试验的电压变化率、频率、占空比、正负电压幅值、温度等试验条件都会对退化速率产生影响，相关试验电路和试验步骤也不明确，需要进一步细化相关要求。

一、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）的动态反偏(DRB)试验方法，用于评估高dV/dt对芯片内部结构快速充电导致的老化。 本文件适用于单管级和模块级SiC MOSFET。 二、主要技术内容 本文件主要包含以下内容：试验设备、组成架构、试验电路、试验程序、试验流程、样品选择、初始值测量、试验条件、应力波形、中间测量或终点测量、试验数据处理、试验报告

国内外目前对动态反偏要求的相关标准有： AQG324-2025: Qualification of Power Modules for Use in Power Electronics Converter Units in Motor Vehicles JEP190-2022: Guideline for Evaluating dv/dt Robustness of SiC Power Devices 欧洲电力电子中心的AQG324要求针对SiC 器件开展动态反偏试验，但缺乏详细可操作性的试验程序、试验电路等，相关试验条件也仍然存在争议。 JEP190主要是基于较高dv/dt的负载或空载条件来评估SiC功率器件在动态条件下的鲁棒性，不涉及长期可靠性，不涵盖试验条件和失效判据。 因此，目前国内外都缺乏详细的可操作性的标准，动态反偏试验的电压变化率、频率、占空比、正负电压幅值、温度等试验条件都会对退化速率产生影响，相关试验电路和试验步骤也不明确，需要进一步细化相关要求。 对比国际标准AQG324和JEDEC标准，本标准的试验条件更贴合实际应用场景，规定了更具体的试验条件，能更准确地模拟器件实际使用中的动态反偏应力，评估其长期可靠性。在试验方法上，细化了主动模式和被动模式两种试验方式的具体操作和要求，以及不同模式下栅源电压的处理方式。失效判据也更细致合理，涵盖多个关键参数并制定了合理的失效阈值，能更准确地判断器件失效情况。

SiC MOSFET退化-冲击关联性失效机制与可靠性模型研究

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，迫切需要能够在高温、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反偏可靠性进行评估。 欧洲电力电子中心的AQG324也要求针对SiC 器件开展动态反偏试验，但是相关试验条件仍然存在争议。目前国内外都缺乏详细的可操作性的标准，动态反偏试验的电压变化率、频率、占空比、正负电压幅值、温度等试验条件都会对退化速率产生影响，相关试验电路和试验步骤也不明确，需要进一步细化相关要求。SiC MOSFET动态反偏(DRB)试验方法标准的制定对于准确评估 SiC MOSFET的可靠性，支撑SiC MOSFET器件的可靠性改进具有重要意义。 其他国际标准也未明确规定动态反偏试验的详细条件。而T/CASAS 046—2024标准规定的试验条件更贴合SiC MOSFET在实际高频、高压等复杂工况下的应力情况，如漏源电压上升速率≥50V/ns、开关频率≥25kHz等，能更准确地模拟器件在实际使用中的动态反偏应力，从而更有效地评估其可靠性。 该标准在试验方法上进行了细化和完善，例如，明确了主动模式和被动模式两种试验方式的具体操作和要求，以及在不同模式下栅源电压的不同处理方式等，使试验更具科学性和可操作性，能够更全面地评估SiC MOSFET在不同工作模式下的动态反偏可靠性。 标准中的失效判据涵盖了多个关键参数，如漏源极导通电阻、体二极管正向压降、击穿电压、阈值电压、漏源漏电流、栅源漏电流等，并针对不同参数在主动模式和被动模式下分别制定了合理的失效阈值，相比国际标准中相对笼统的判据，更具针对性和科学性，能更准确地判断器件在动态反偏试验中的失效情况。 目前，北京国联万众半导体科技有限公司在产品（型号H2M0025120K）研发、生产中进行了采信，并以此开展了测试评估工作，认为该标准的制定有助于产品质量的改进，有助于提升产业链协同创新发展。清纯半导体 SiC MOSFET动态栅偏 (+20V/-8V，150℃@f=500kHz)、动态反偏 (1200V/-4V，175℃@f=80kHz)试验均可通过CASA标准验证，支撑改善主驱多芯片并联的均流问题。中电科五十五所、中电科十三所、上海瞻芯等器件企业已经启动开展动态可靠性评估。 忱芯科技（上海）有限公司按照该标准进行了测试设备研发，型号为Steinmetz-DHTRB SiC动态反偏测试设备，已经形成销售2千多万，预计未来10年，累计销售破亿元；杭州飞仕得科技股份有限公司的ME100DHTXB动态偏压可靠性设备按照该标准进行开发，已经形成销售。 测试机构方面，工信部电子五所、广电计量等初步具备对外检测能力，平湖实验室、浙江大学绍兴研究院等机构按照该团体标准，开展测试能力扩建，提升对外检测服务的能力。 工信部电子五所已依据CASA 046建成1200V、3300V动态反偏、动态高温高湿反偏试验能力，具备高dV/dt 试验能力，满足 dV/dt 大于 50V/ns，过冲小于15%(Coss<1nF)；支持温度、阈值电压(VTH)，漏极漏电流（IDSS），体二极管导通压降（VSD）等参数的实时测试能力，已为中电55所、比亚迪等多家单位提供服务。 广电计量检测集团股份有限公司采信了该团体标准，按照该标准进行了测试能力扩建，测试产能达到160通道，预计2025年为10余家企业的数十款产品开展测试服务，并计划在2026年继续扩充产能、申请CNAS扩项，预计每年将产生数百万元检测服务产值。 该标准也在积极推动向IEC标准的转化，并且已经得到了WG8工作组的认可，纳入工作规划中。2024年11月27日，IEC/TC47半导体器件/WG8宽禁带功率电子转换半导体工作组会议同意将标准的相关内容纳入现在正在制定的标准工作组。2025年2月，T/CASAS 046英文翻译版本已经由IEC/TC47中国代表提交给IEC/TC47/WG8工作组召集人，下一步将纳入IEC 宽禁带半导体功率电子的标准布局中。

1、标准的实施将带动检测收入数百万，检测设备收入上亿元，带动高质量发展产品产值上百亿，辐射上中下游千亿级产业 第三代半导体产业整体保持向上增长态势，2024年国内SiC与GaN功率电子总产值达202亿元（其中，SiC占比约90%），同比增长55%。其中，衬底约44亿元，外延约37亿元，芯片器件约57亿元，模块约64亿元。2024年我国SiC产业化能力迅速提升，其中材料环节进展最快，SiC衬底已经具有很强的国际竞争力，中国企业占全球供给的三分之一，进入全球第一梯队。器件产业化水平取得突破性进展，国产SiC MOSFET首次在新能源汽车主驱控制器中获得应用。我国在SiC领域基本实现全链条国产化替代。 SiC衬底、外延、芯片产业链上下游产能、产量逐步提升。2024年，SiC衬底，折合6英寸，产能350万片，同比增长170%，其中n型335万片（用于功率器件）；外延215万片，同比增长75%；晶圆188万片，同比增长143%；SiC衬底产量120万片，同比增长60%，其中n型110万片；外延产量65万片，同比增长7.5%；晶圆产量45万片，同比增长29%。 主驱搭载的SiC仍然以进口芯片为主，不足10%，国产芯片随着产能释放，亟需树立性能可靠的用户信心。长期动态可靠性是新能源汽车主驱所需满足的必备条件，经过不断技术迭代，国产器件通过测试、验证，在汽车主驱实现小批量应用。SiC MOSFET失效机理逐渐理清，国产SiC MOSFET成品率得到很大提升，规模应用有待进一步推动。 标准的实施2025年为十余家企业的数十款产品开展测试服务，未来将带动检测收入每年数百万元（见广电计量证明文件）、检测设备收入数千万元（见忱芯科技证明文件，已经形成销售2千多万，未来10年累计销售收入破亿元），带动产品产值上百亿（包括芯片器件、模块，产业情况见《第三代半导体产业发展报告（2024）》），辐射半导体制造设备、上下游等千亿级产业。 2、标准的制定、实施将带动产业链上中下游协同发展，有效提升我国SiC功率电子整体水平，提高国际竞争力 目前，SiC功率电子作为支撑国家新能源汽车、智能电网、“双碳”战略等领域的核心，其国产器件的研制及上装应用都直接影响了国家整体产业的发展安全，已成为“卡脖子”技术之一。SiC功率器件的质量可靠性研究至关重要，目前国际上这方面的研究都处于起步状态，国外主流研制单位将其作为本公司产品的核心竞争力，如英飞凌、wolfspeed、罗姆、EPC等都投入大量资源开发可靠性测试技术及改进工艺。通过本标准的顺利制定与实施，我国SiC功率电子产业在新型功率器件的可靠性评估及应用、核心专利布局、标准战略、人才培养等方面都取得了一定成绩，有效推动了上下游产业链健康发展。 下一步，将持续推动标准的国际化，已经引起国际企业的强烈关注和参与，如产品企业英飞凌、意法半导体等，测试设备企业是德、泰克等，检测机构如莱茵TUV等。