半导体器件是电力电子行业发展的基础。作为第三代半导体器件的重要代表,碳化硅(SiC)基功率器件凭借其高击穿场强、高饱和电子迁移率、高热导率等优异的材料优势,被越来越广泛地应用于高压、高温、高频、大功率的领域。功率SiC MOSFET被认为是当前主流的硅(Si)基IGBT的有力竞争者。然而,就目前的商用SiC MOSFET器件而言,关于其异常工况下工作情况的研究仍不充分,这对基于SiC MOSFET器件的电力电子变换器设计带来了不确定性。同时,SiC/SiO2界面态与沟槽栅等新型器件结构设计等也给器件可靠性带来了更多的未知因素。器件短路是异常工况中最严峻的一类。当发生负载短路时,功率MOSFET器件两端会直接与高母线电压连接。短路过程对器件同时承受高电压、大电流与高结温的能力带来了巨大考验。然而,在目前商用SiC MOSFET的数据手册中,几乎没有关于其短路承受能力的评估结果。而国内外团队对SiC MOSFET短路可靠性的相关研究也主要集中于有明显外部表征的失效模式,缺乏对失效前器件性能退化情况的探讨。另外,随着对更高功率密度与集成度的追求,沟槽栅结构的功率MOSFET逐渐兴起,现阶段却没有团队对商用SiC平面栅MOSFET与沟槽栅MOSFET器件的短路承受能力进行详细的比较和探讨。针对以上不足,本文搭建了 SiC MOSFET短路测试平台。并从两方面展开了工作:首先,本文通过测试实验对器件短路可靠性进行了研究。本文采用单脉冲短路实验方案,基于器件在不同测试条件下的实验波形和可外部衡量的静态特性指标,进一步明确了SiC MOSFET的短路老化与失效边界。本文发现,器件老化受到了碰撞电离、隧穿效应、热载流子注入等多种机制影响,而器件失效主要是受临界短路能量限制。为了更加充分地论证器件老化机制,本文还通过重复脉冲短路测试对分析进行了补充。另外,本文对商用平面栅SiC MOSFET与沟槽栅SiC MOSFET的短路承受能力展开了具体比较。除了热效应角度外,还结合器件结构设计搭建仿真模型,通过Silvaco仿真工具对栅结构造成的短路能力差异进行了研究。研究发现,沟槽栅SiC MOSFET的高迁移率与电流密度使得芯片内部温升过快,进而限制了其短路承受能力;而非对称沟槽栅结构MOSFET的短路电流在高电场区域更加集中,导致短路产热不均,使得器件短路可靠性下降。实验与仿真结果为器件结构与工艺的进一步优化和应用推广提供了重要的参考信息。