2022年7月18日，電子五所牽頭的T/CASAS 005《用于硬開關電路的GaN HEMT動態導通電阻測試方法》形成委員會草案，該項標準委員會草案按照第三代半導體產業技術創新戰略聯盟標委會（CASAS）標準制定程序，反復斟酌、修改、編制而成。起草組召開了多次正式或非正式的專題研討會，得到了很多CASAS正式成員的支持。請CASAS正式成員關注秘書處郵件。

 

目前基于AlGaN/GaN 異質結結構的GaN平面型場效應晶體管因其低導通損耗和高功率密度能力而成為目前商業化應用的主流器件結構，但在實際應用過程中，工程師仍然對其可靠性有一些擔憂。其中，最關鍵的可靠性問題就是GaN功率器件在開關操作中所面臨的動態導通電阻 (RDS(ON)) 退化問題，這種現象也被稱為“電流崩潰”現象。由于器件表面陷阱、異質外延層體陷阱所引起的溝道載流子部分耗盡，而造成的器件導通電阻和導通損耗增加的現象。也就是說，GaN器件在承受一段時間高壓偏置后再切換到開通狀態，實際的導通電壓會高于靜態導通電阻值。因此，在高頻變換器應用中，由動態電阻變化帶來的導通電阻增加現象將十分顯著，這會大大增加器件的功率損耗，降低器件的工作效率，嚴重制約GaN功率的器件廣泛應用。

圖  硬開關切換過程中動態導通電阻連續脈沖測試波形圖（a）和雙脈沖測試波形圖（b）

由于目前GaN功率器件應用的拓撲結構包含了硬開關及軟開關條件，對于動態導通電阻的測試影響程度也不同，因此有必要針對不同應用條件下相關動態導通電阻測試開展分類標準制定。目前，在前期研究基礎上，GaN功率器件在硬開關工作條件下的動態導通電阻退化現象要更為明顯。前期調研也發現，大部分廠家的測試需求都是針對硬開關拓撲，因此很有必要針對此類測試要求形成具體可操作的標準。因此希望借此標準的制定，有效規范行業內測試方法，使得基于硬開關條件下的動態導通電阻測試結果可有效比對，解決相關設備開發商與器件制造商之間的信息不對稱，助力GaN功率器件產業的高質量發展。

 

T/CASAS 005—202X《用于硬開關電路的GaN HEMT動態導通電阻測試方法》規定了用于硬開關切換電路的GaN高電子遷移率晶體管（HEMT）動態導通電阻測試方法。適用于進行GaN HEMT的生產研發、特性表征、量產測試、可靠性評估及應用評估等工作場景。可應用于以下器件：

 

a)  GaN增強型和耗盡型分立電力電子器件；

 

b)  GaN集成功率電路；

 

c)  以上的晶圓級及封裝級產品。