非钳位感性负载开关应力下GaNHEMT在线 测试方法
Online test method of GaN High-Electron-Mobility-Transistor underunclamped inductive switching
目次
前言.引言...1范围..2规范性引用文件3术语和定义4原理. 5测试条件6仪器设备. rr 7.1测试方法 48试验数据处理 7.2测试流程 59试验报告. 6 6附录A（资料性）非钳位感性负载开关应力下GaNHEMT在线测试方法记录表参考文献.
前言
起草. 本文件按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定
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北京大学、北京大学东莞光电研究院、深圳平湖实验室、湖南三安半导体有限责任公司、苏州能讯高能 本文件主要起草单位：电子科技大学、工业和信息化部电子第五研究所、大连理工大学、上海大学、半导体有限公司、杭州长川科技股份有限公司、是德科技（中国）有限公司、佛山市联动科技股份有限公司、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：孙瑞泽、陈万军、明鑫、施宜军、黄火林、任开琳、魏进、刘强、曾威、王小明、石瑜、夏云、刘成、裴轶、孙海洋、耿霄雄、孙承志、陈希辰、高伟.
引言
作效率和功率密度，在数据中心、电机驱动和航空航天电子等领域具有广泛的应用前景.随着GaNHEMT GaNHEMT功率器件具有工作频率高、开关损耗低和耐高温等优点，能够有效提高电力电子系统的工商业化程度的不断提高，器件工作特性的稳定性成为了业内研究热点之一，在实际功率变换应用场景下的电力电子系统中，GaNHEMT处于高速、高频开关工作状态下，电路中存在较高的电流变化率（di/dt）与电压变化率（dv/dt）并与寄生元件耦合，在器件端口上产生较大的电学应力.此时，GaNHEMT器件内部陷阱会发生对载流子的俘获与发射，导致器件出现动态导通电阻增加和阔值电压漂移等性能变化， 器件损耗显著增大.因此，对GaNHEMT器件工作特性的在线测试与监控十分重要.
GaNHEMT器件在电动机驱动等感性负载的应用环境中，如果负载出现故障则需要立即关断负载和功率器件.此时感性负载元件中存储能量未能及时释放，器件漏极将承受较大的电压应力，使器件工作在非箱位感性负载开关（UIS）条件下.在确定GaNHEMT器件耐压安全裕度和性能边界时，研究UIS电应应力水平设置在额定电压与最大瞬态击穿电压之间，实现对器件工作特性进行在线测试与评估，同时避 力作用下器件在线工作时的特性稳定性是十分必要的.通过调整UIS电应力生成电路，将器件漏极电压免因超过最大瞬态击穿电压而导致不可递损坏.
GaNHEMT器件无寄生PN结，不能像Si基功率器件一样通过雪崩过流以耗散感性负载中储存的能量，同时GaN器件内部存在大量缺陷和陷阱，对载流子的俘获与发射导致器件性能变化存在时变特性，因此基于Si基功率器件的UIS电应力测试方法与退化机理无法直接应用于GaNHEMT.采用在线测试方法，分析单次或重复UIS电应力后GaNHEMT器件性能的变化，对揭示GaNHEMT器件在非位感性负载开关中的 工作特性稳定性具有重要意义.此标准明确了在UIS电应力条件下的GaNHEMT器件动态导通电阻和阅值电压的在线测试方法，可实现UIS电应力结束后的微秒至毫秒时间内对器件动态导通电阻和阔值电压的在线测试.
本文件适用于封装级器件产品测试，为GaNHEMT的生产研发、特性表征、量产测试、可靠性评估及应用评估提供依据，为GaN功率器件在电力电子系统中的推广应用奠定基础.
非钳位感性负载开关应力下GaNHEMT在线测试方法
1范围
本文件描述了执行非钳位感性负载应力下氮化高电子迁移率晶体管在线测试方法，包括原理、测试条件、仪器设备、测试步骤、试验数据处理和试验报告.
本文件适用于封装级GaNHEMT器件的生产研发、特性表征、量产测试、可靠性评价及应用评估.
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面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（包括的修改单）适用于本文件.
GB/T14264半导体材料术语
3术语和定义
GB/T14264界定的以及下列术语和定义适用于本文件.
3. 1非钳位感性负载开关unclamped inductiveswitching：UIS注：感性负载无并联电压钳位电路. 工作在感性负载条件下经受高压和电流应力的开关.
双脉冲测试Double PulseTest;DPT
一种针对功率半导体器件开关性能评估的测试方法.通过施加两个脉冲信号，模拟器件在实际电路中的开关过程.
被封装的氮化高电子迁移率晶体管器件.
3. 4 UIS 测试后的器件动态导通电阻dynamic on-resistance after UISphaseRps(dya)UIS电应力后的器件导通电阻，值取自双脉冲测试（DPT）中Ips第二个上升时段从关断状态转换为开
启状态后，在r_=1μs时测量的Vs/lps
3.5
UIS测试后的器件阅值电压threshold voltage after UIS phase
VTH(US)
UIS电应力后的器件阔值电压，值取自双脉冲测试（DPT）中Ips第一个上升时段到达器件datasheet阔值电压测量点的电流值时的插极电压Vs.
3.6开态脉冲宽度on-state pulsewidthTon
