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作者：Sandeep Bahl

最近，一位客戶問我關(guān)于氮化鎵（GaN）可靠性的問題：“JEDEC（電子設(shè)備工程聯(lián)合委員會(huì)）似乎沒把應(yīng)用條件納入到開關(guān)電源的范疇。我們將在最終產(chǎn)品里使用的任何GaN器件都應(yīng)通過這樣的測(cè)試。依我看，JEDEC制定的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該涵蓋這類測(cè)試。您說呢？”

客戶的質(zhì)疑是對(duì)的。為使GaN被廣泛使用，其可靠性需要在預(yù)期應(yīng)用中得到證明，而不是僅僅通過硅材料配方合格認(rèn)證（silicon qualification recipe）即可。由于長(zhǎng)期的業(yè)界經(jīng)驗(yàn)和可靠性模型的驗(yàn)證，人們現(xiàn)在可以接受將基于標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試用于硅材料的做法，不過也有例外的情況。功率金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管（MOSFET）是在20世紀(jì)70年代末開發(fā)的，但直到20世紀(jì)90年代初，JEDEC才制定了標(biāo)準(zhǔn)。目前尚不清楚JEDEC硅材料合格認(rèn)證對(duì)GaN晶體管而言意味著什么。

標(biāo)準(zhǔn)滯后于技術(shù)的采用，但標(biāo)準(zhǔn)無需使技術(shù)可靠。這是對(duì)該項(xiàng)技術(shù)、其故障模式以及測(cè)試、合格標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品運(yùn)行知識(shí)的深刻理解。在德州儀器（TI），我們要回歸基本面，創(chuàng)建一套能證明GaN合格的方法。JEDEC制定的標(biāo)準(zhǔn)將最終涵蓋這類測(cè)試，但在此期間，請(qǐng)參閱我們的白皮書：《一套證明GaN產(chǎn)品可靠性的綜合方法》。

與應(yīng)用相關(guān)的合格標(biāo)準(zhǔn)特別重要。雖然JEDEC明確規(guī)定需要進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)試，但它并未規(guī)定條件，也未列出在我們這個(gè)行業(yè)不斷演進(jìn)的應(yīng)用和材料集。我們的大多數(shù)客戶將把GaN用于電源轉(zhuǎn)換，因此，硬開關(guān)轉(zhuǎn)換是一個(gè)與應(yīng)用相關(guān)的基本事件。較之預(yù)燒板合格標(biāo)準(zhǔn)，這產(chǎn)生了迥然不同的應(yīng)力，如白皮書中圖3、圖4所示。因此，我們已開發(fā)出一種符合JEDEC標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試工具（如圖1所示），以證明GaN用于硬開關(guān)時(shí)完全合格。我們還在實(shí)際工作條件下運(yùn)行部件，以確定并修復(fù)新發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)場(chǎng)故障機(jī)制。這使我們能證明GaN在電源轉(zhuǎn)換應(yīng)用中是可靠的。

圖1：符合JEDEC標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試工具適用于感應(yīng)開關(guān)應(yīng)用測(cè)試

為GaN開發(fā)基于標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試需要花費(fèi)大量時(shí)間，不過我們正在積極開發(fā)各種所需的測(cè)試，以證明GaN在電源轉(zhuǎn)換應(yīng)用中的可靠性。TI會(huì)用客戶認(rèn)為合理的方法測(cè)試GaN，即使在標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)做到這一點(diǎn)之前。

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80V GaN半橋功率級(jí)