周郁明， 刘航志， 杨婷婷， 王 兵

(安徽工业大学 电气与信息工程学院，安徽 马鞍山 243002)

相较传统的硅(Si)材料金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor，MOSFET)，基于第三代半导体材料碳化硅(SiC)的MOSFET更能胜任大功率、高温度等严酷的应用环境[1-2]．

在实际情况下，由于人为因素或者负载故障，功率半导体器件有时会运行在短路或雪崩条件下，这种情况尽管一般非常短暂，但是会退化器件的特性甚至引起器件失效．目前，不少文献对SiC MOSFET在短路状态下的鲁棒性和失效进行了实验测试以及理论模型分析[3-8]，这些文献多集中在直流母线电压、驱动条件以及线路寄生参数等外部影响因素的研究．

众所周知，SiC MOSFET在热氧化生长氧化层(SiO2)的过程中，在SiC/SiO2界面生成了大量的陷阱[9]．这些陷阱能够降低沟道中自由电子Fowler-Nordheim(FN)遂穿的有效势垒高度，增强电子在SiC MOSFET氧化层中的隧穿几率;同时，为了减小导通电阻，SiC金属氧化物半导体(Metal Oxide Semiconductor，MOS)器件的氧化层厚度一般要比Si MOS器件的薄[7]，这在一定程度上也增强了电子在氧化层中的隧穿几率．电子隧穿几率的增加，直接导致栅极氧化层的泄漏电流增加．另外，处于短路状态下的功率半导体器件承受着很高的电流应力，器件温度急剧上升，温度升高加剧了电子往氧化层中的注入，也导致了氧化层泄漏电流增加．同时，在栅极驱动电压消失后，器件内部大量的热量来不及散发出去，会导致MOSFET结构中的P阱区/N漂移区的PN结存在着密度很高的泄漏电流，器件继续自热，并最……