SiC MOSFET以其高压、高频、低损耗以及高温等优越性能,显著提高电力装置的效率和功率密度,是高功率电子领域的有力竞争者。目前已有多家半导体公司相继推出商用SiC MOSFET产品并得到广泛应用,在电动汽车、光伏逆变等领域逐渐开始替代Si基电力电子器件。为进一步降低传统平面栅SiC MOSFET器件的导通电阻,目前部分厂商研发了沟槽栅SiC MOSFET器件,通过减小器件元胞尺寸提高功率密度,显著提升SiC MOSFET器件开关特性。虽然国际上SiC MOSFET的发展已经取得了阶段性进展,但仍需要克服许多关键技术瓶颈,其中亟待解决的就是SiC MOSFET的动态可靠性问题,例如非钳位感性负载开关(UIS,Unclamped Inductive Switching)特性和短路(SC,Short Circuit)特性。由于材料与器件结构等方面的不同,以往Si基MOSFET器件动态可靠性研究成果不能直接套用于SiC MOSFET器件,因而其动态可靠性问题已成为国际功率半导体器件领域的研究热点之一。本论文针对SiC MOSFET器件面临的动态可靠性问题,通过自主搭建的动态可靠性测试平台和半导体数值分析工具Synopsys Sentaurus TCAD,系统研究了SiC MOSFET的非钳位感性负载开关特性和短路特性,探讨了器件动态开关过程中的物理行为图像和失效机制,阐明了器件UIS和短路失效的内部物理机理和影响器件鲁棒性的关键因素,对SiC MOSFET器件的设计和工程应用具有良好的指导作用。首先,我们设计并搭建了1200V SiC MOSFET动态可靠性测试平台,依托该平台完成了两款不同屏蔽结构的沟槽栅SiC MOSFET器件的UIS测试对比,评估了器件在不同温度下的雪崩鲁棒性。其次,我们采用直流静态参数监测、器件数值分析和去封装确认失效点等方法探索了器件UIS失效机理。实验和仿真结果表明,非对称沟槽SiC MOSFET在雪崩状态下可以有效保护栅极,雪崩失效模式恒定,失效主要由热积累引起的表面金属烧毁;而双沟槽栅SiC MOSFET器件的雪崩失效模式则具有栅氧化层失效和热失控两类,室温下表现为栅氧化层损坏,温度高于75°C后表现为热失控,其中栅氧失效模式预示着源极沟槽在UIS应力过程中未能很好的限制沟槽栅底部的电场聚集效应。最后,我们对1200V平面型SiC MOSFET器件的短路特性及其失效模式与机制展开了研究,探索了器件短路行为发生变化的物理机理,明确了短路过程中芯片内部温度急剧上升引起的阈值电压降低和热激发载流子是导致电流斜率变化、形成拖尾电流以及发生失效的主要诱因。同时,考虑到芯片内部温度上升对短路耐受能力的影响,研究了各种电路参数对SiC MOSFET短路特性的作用规律,包括杂散电感、栅极电阻、电源电压和栅极电压等。本论文通过器件测试和数值仿真分析方法较系统研究了SiC MOSFET器件的非钳位感性负载开关和短路动态可靠性,获得了不同沟槽栅结构SiC MOSFET器件的雪崩失效模式以及影响平面栅SiC MOSFET器件短路耐受能力的关键因素。本文研究不仅能够为实际应用中器件选型和电路设计提供参考,预防器件在电路应用中发生动态失效,而且能够为进一步改善SiC MOSFET器件动态可靠性提供有益的理论指导。