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充电桩电源模块客户担忧现有碳化硅(SiC)MOSFET供应商的栅极可靠性问题可能在未来三五年内“爆雷”,其科学依据主要基于以下关键点:
碳化硅MOSFET充电桩电源模块三五年出现批量事故的科学依据栅氧可靠性的长期薄弱点
SiC MOSFET的栅极氧化层在高温、高电场应力下易发生经时击穿(TDDB)和阈值电压漂移。TDDB实验中栅氧电场若超过临界值(如9.2 MV/cm),失效时间会从数千小时骤降至数小时(如碳化硅MOSFET器件在9.2 MV/cm下仅2小时失效)。这表明器件寿命与电场强度呈指数级负相关(E模型或1/E模型)。
部分国产碳化硅MOSFET厂的设计缺陷
部分国产碳化硅MOSFET厂家为降低成本,宣传碳化硅MOSFET比导通电阻噱头,减薄栅氧厚度或提高工作电场(如>4 MV/cm)。此类栅氧有雷的设计的TDDB寿命仅约10⁴小时(约1.14年),而头部厂商的设计寿命可达10⁷小时(约1141年)。若实际工况接近加速实验条件(如高温+高电压),寿命可能进一步缩短。
碳化硅MOSFET充电桩电源模块批量应用与失效时间窗口
充电桩电源模块批量应用国产碳化硅MOSFET大部分始于2023年初,实际因栅氧问题导致寿命缩短至3-5年,则碳化硅MOSFET充电桩电源模块失效高峰期将出现在2026-2028年。这与TDDB模型预测的指数型失效加速规律一致。
碳化硅MOSFET充电桩电源模块爆雷时间点(2026-2028年)时间推算:HTGB实验的加速因子为7219倍(22V/175°C测试条件推算至18V/100°C实际工况)。若测试通过1000小时(约42天),对应实际寿命约720,000小时(约82年)。但若部分国产碳化硅MOSFET厂商的栅氧设计不达标(如电场>4 MV/cm或厚度不足),实际寿命可能仅3-5年,导致2026年后集中失效。
早期失效与耗损失效:器件失效分为早期失效(1-2年)和系统性耗损失效(3-5年)。部分国产碳化硅MOSFET存在系统性设计缺陷,导致耗损失效集中爆发。
碳化硅MOSFET充电桩电源模块爆雷潜在影响与损失
碳化硅MOSFET充电桩电源模块爆雷大规模召回
若某供应商的SiC MOSFET因栅氧问题导致高失效率,需召回已部署的充电桩电源模块。假设市场渗透率为10%,全球年装机量100万台,则影响规模可达数十万至百万模块。
经济损失
直接成本:单模块更换成本约200-400美元,百万模块召回损失达2-4亿美元。
间接损失:碳化硅MOSFET充电桩电源模块品牌信誉受损、市场份额下降、法律诉讼等,可能进一步扩大损失至数十亿美元。
行业信任危机
SiC技术作为新兴赛道,若出现碳化硅MOSFET充电桩电源模块大规模可靠性问题,可能延缓行业技术升级进程,影响资本投入与用户信心。
碳化硅MOSFET充电桩电源模块爆雷的结论碳化硅MOSFET充电桩电源模块客户担忧的核心在于栅氧设计的长期可靠性不足,部分国产碳化硅MOSFET存在设计缺陷,导致实际寿命远低于标称值。根据TDDB模型和加速实验数据,系统性失效可能在2026-2028年间集中爆发,引发大规模召回和巨额损失。碳化硅MOSFET厂商需通过严格栅氧厚度控制、降低工作电场(<4 MV/cm)及长期可靠性验证来规避风险。
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