文献类型：期刊文章

作　　者：桂雷[1] 庞士宝[1] 王勇[1]

GUI Lei;PANG Shibao;WANG Yong(Guqiao Coal Mine,Huainan Mining(Group)Co.,Ltd.,Huainan 232000,China)

机构地区：[1]淮南矿业(集团)有限责任公司顾桥煤矿,淮南232000

出　　处：《电源学报》

基　　金：国家煤矿科技攻关资助项目(GN2022-06-2217)。

年　　份：2025

卷　　号：23

期　　号：4

起止页码：316-321

语　　种：中文

收录情况：BDHX、BDHX2023、核心刊

摘　　要：基于SiC MOSFET的直流固态断路器SSCBs(solid-state circuit breakers)因其具有快速分断故障电流的能力而广受瞩目,然而SiC MOSFET的失效机理较为复杂,有别于传统功率半导体器件的热失效模式,SiC MOSFET具有特殊的栅极失效及老化特征,但是相关特性及机理尚不明确,为固态断路器的失效及老化判别带来了较大困难。针对上述问题,以基于SiC MOSFET的400 V直流固态断路器为研究对象,探究器件在断路器这一特殊工况下的单次及多次硬开关特性,验证了SiC MOSFET在单次或多次动作过程中均有可能发生栅极失效,且出现了栅极电压降低这一新的老化特性。采用有限元仿真进行器件级分析,得到其内部在动作过程中的温度分布及热应力分布情况,结果表明器件栅极结构附近的温升接近1000 K,并会产生1.4 GPa的热应力。通过对失效器件的开封、切片及电镜扫描处理,确认了栅极氧化层的裂缝存在,验证了SiC MOSFET由于热应力导致栅极结构开裂,并导致栅极失效及老化的机理。

关 键 词：固态断路器 SiC MOSFET  失效分析  老化特征  

分 类 号：TN386]