宇宙辐射对OBC和DC/DC内部高压功率半导体器件的影响需要被认知

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现如今，新能源电动汽车行业发展创新突飞猛进，车载充电机（On-Board Charger；OBC）与DC/DC转换器（DC/DC Converter）被大规模应用于电动汽车上，在OBC和DCDC内部高压功率半导体SiC与Si器件也越来越多。

而宇宙辐射对功率半导体器件的影响却很少被提及，但事实上无论什么技术的功率半导体器件都会受到辐射影响，因此在OBC和DCDC的应用中，宇宙辐射的影响需要被认知，因此，本文针对性阐述了宇宙辐射对OBC与DCDC内部高压功率半导体器件的影响。

宇宙辐射通过高能粒子轰击地球，以质子、重核为主，少数情况下可测得粒子能量高达1020eV，由于大气层的存在，这些粒子与外大气层的原子核碰撞产生二级粒子，这些二级粒子承载了原粒子的能量。

当二级粒子到达地球表面时，与致密物质发生交互，对于高压功率半导体器件来说，意味着有一定的几率在阻断区域被轰击，粒子通常以几百MeV（100Mev≈16PJ）的能量轰击器件，在几毫米距离内产生电子空穴对。

其中，中子是唯一数量最多且能够把能量集中到一点的粒子，并产生烧毁，称之为单粒子烧毁（SEBs），因此中子是最有害的成分，当中子与高压功率半导体器件中的Si或SiC原子核碰撞时，产生反冲离子，离子的动能会引发几毫米范围内的电荷爆炸。

在关断状态下，这些电荷载流等离子体会将其内部电场屏蔽，建立高峰值电场，在相互碰撞的过程中，峰值电场逐渐扩大，从而扩展了等离子区的范围，等离子区的扩展最终有可能会引起电气短路，短路的发热会使Si融化，最终导致高压功率半导体器件结构被破坏，从而失效。

由于失效机理是由碰撞电离过程导致的，在高压功率半导体器件导通时，没有高强度电场模式下是不会发生的，所以在评估器件失效率时，导通模式不用考虑。

上文提到宇宙辐射失效机制是在关断条件下发生的，因此关断电压和失效率有很大关系，除此之外和海拔、温度、芯片面积也有一定关系。

海拔越高离子密度越高，辐射引起的失效率也就越高，而温度越高，失效率越低，温度与失效率成反向特性。

同时芯片面积也和失效率有一定关系，面积越大，被中子轰击的几率也就越大。

随着新能源电动汽车渗透率越来越高，车载OBC与DCDC安全可靠的重要性逐渐凸显。

在产品试验测试阶段，宇宙辐射的影响不容易被凸显出来，然而在长达数年的使用过程中，宇宙辐射对产品可靠性的影响却很重要。

尤其是在车载OBC和DC/DC变换器电压等级越来越高的情况下，宇宙辐射的重要性不可忽视。