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学术讲座 | 德国开姆尼茨工业大学Josef Lutz教授做客我校“创源”大讲堂

来源: 日期:2026/09/03 14:56:43点击数:

为拓展研究生学术视野,助力师生掌握功率半导体器件前沿研究动态,8月26日至27日,由研究生院主办、集成电路科学与工程学院(中车时代微电子学院)承办的西南交通大学研究生创源大讲堂学术讲座在犀浦校区综合楼148顺利举办。本次讲座特邀德国开姆尼茨工业大学资深教授、功率半导体可靠性领域泰斗级学者Josef Lutz教授主讲。讲座由谢东老师主持,学校集成电路、电力电子、电子信息等相关专业师生到场聆听学习,现场学术氛围浓厚。

第一场:宽禁带功率器件的应用可靠性

8月26日下午14:30,Lutz教授以“Application Reliability of Wide Bandgap Power Devices”为题开启了首场学术分享。

报告伊始,Lutz教授从材料特性出发,系统对比了Si、4H-SiC与GaN在禁带宽度、临界电场强度、载流子迁移率、热导率及热膨胀系数等关键参数上的差异,指出宽禁带材料在可靠性视角下的本质优势与潜在挑战。

随后,Lutz教授聚焦SiC MOSFET的栅氧可靠性问题,剖析了栅氧作为SiC MOSFET最薄弱环节的形成机理。他介绍了阶梯升压测试(Stair-shaped increased gate bias test)等加速评估方法,并分享了当前业界通过加严筛选提升器件一致性的最新实践。他特别介绍了交流栅应力测试这一更贴近实际应用工况的评估方法,揭示了栅氧寿命消耗对器件长期可靠性的深远影响。

SiC双极退化专题中,Lutz教授对AQG324标准中动态反向偏置等测试条款的科学性进行了深入思辨,引发现场师生对可靠性测试标准合理性的热烈讨论。

围绕GaN HEMT的临界弱点,Lutz教授剖析了动态导通电阻效应的物理机制,并通过自建测试平台的实测数据,展示了不同关断时间、不同温度下动态导通电阻的演化规律。报告最后,Lutz教授探讨了功率循环测试中封装与器件的相互作用,并对比了SiC与GaN器件在功率循环中的失效模式差异。

第二场:宽禁带功率器件的动态鲁棒性

8月27日上午9:30,Lutz教授带来了题为“Dynamic Robustness of Wide Bandgap Power Devices”的第二场学术报告。

Lutz教授指出,宽禁带功率器件的动态鲁棒性是指其在标准开关操作下承受过载条件而不发生灾难性故障的能力。报告围绕雪崩能力、短路能力、反向恢复、浪涌电流与主动短路五大维度系统展开。

在雪崩能力部分,Lutz教授展示了SiC MPS二极管与SiC MOSFET在重复雪崩条件下的实测数据与失效分析,指出通过合理的器件设计,SiC器件可获得极高的雪崩耐量,通过大量实验数据揭示了短路失效边界附近栅氧缺陷、尾部漏电流、金属重构等物理现象,强调"远离破坏极限"才是工程设计的黄金法则,并指出更厚的栅氧设计可显著提升短路鲁棒性。

在反向恢复专题中,Lutz教授介绍了SmartCut键合技术、质子注入等先进工艺对反向恢复特性的改善作用。

围绕行业高度关注的汽车主动短路工况,Lutz教授给出了SiC MOSFET在第一象限ASC与第三象限浪涌电流下的SOA边界实测对比,指出第一象限主动短路因缺乏双极注入而耐受能力受限,并通过失效分析定位了栅极走线处铝金属熔融导致的失效斑点。对于GaN HEMT,Lutz教授坦诚指出其在雪崩、短路及浪涌电流方面并非强项,浪涌电流能力受限于器件去饱和特性。

两场讲座理论深邃、数据翔实、工程洞见独到。Lutz教授结合开姆尼茨工业大学电力电子学教席的大量一手实验数据,将器件物理、可靠性模型与工程应用边界娓娓道来,现场学术氛围浓厚。在交流研讨环节,Lutz教授与现场师生就SiC MOSFET设计、栅氧可靠性评估方法、交流功率循环测试、GaN动态导通电阻测试等共同关注的前沿问题进行了充分的研讨。

此次创源大讲堂系列学术讲座的举办,使学校师生深入了解了宽禁带功率半导体器件在应用可靠性与动态鲁棒性方面的国际前沿进展,也为进一步推动学校与开姆尼茨工业大学在功率半导体器件可靠性及应用领域的国际合作与交流奠定了坚实基础。


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