In-Circuit Assessment of the Long-Term Reliability of E-Mode GaN HEMTs

可靠性(半导体) 晶体管 占空比 降级(电信) 期限(时间) 拓扑(电路) 压力(语言学) 功率(物理) 电气工程 电子工程 电压 计算机科学 材料科学 数学 工程类 物理 量子力学 哲学 语言学
作者
Giuseppe Capasso,Mauro Zanuccoli,Andrea Natale Tallarico,C. Fiegna
出处
期刊:IEEE Transactions on Electron Devices [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:70 (11): 5807-5813 被引量:1
标识
DOI:10.1109/ted.2023.3318865
摘要

This article presents an in-circuit approach to assess the long-term reliability of enhancement-mode GaN HEMTs. A synchronous buck converter conceived for the on-board transistors’ characterization is proposed. Here, high-side and low-side power transistors operate under realistic stress conditions, whereas their degradation is assessed by measuring, in-circuit, the full ${I}$ ${V}$ characteristics at prefixed stress times. Moreover, a long-term reliability analysis of commercial 80-V GaN HEMTs is reported. Threshold voltage and ON-state resistance degradation induced by the buck converter operation is investigated, as well as their dependencies on the input voltage, duty cycle, ambient temperature, and output current. Results highlight a clear difference compared to standard dc-stress and reveal a strong correlation between the degradation of the high-side transistor and the input voltage. On the contrary, the low-side transistor degradation is almost insensitive to the different operating regimes of the power converter.
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