Real-time Evaluation of SEE Susceptibility and Breakdown Mechanisms in SiC MOSFETs under High-energy Proton Irradiation

본 연구에서는 1.2kV 등급의 SiC(Silicon Carbide) 전력 MOSFET의 방사선 내성을 정량적으로 평가하기 위해 원격 실시간 계측 환경을 구축하고, 고에너지 양성자 조사 및 고전압 인가 실험을 수행하였다. SourceMeter와 GPIB(General Purpose Interface Bus) 통신, Python 기반 제어 소프트웨어를 활용하여 방사선 환경에서 소자의 전기적 특성 변화를 실시간으로 측정하였다. 실험 결과, 모든 조건에서 전자-전공 쌍(e-h pair)에 의한 SEE(Single Event Effect)가 관찰되었으며, 드레인 전압이 높을수록 SEE 및 변위 손상(Displacement Damage, DD) 발생 시간이 단축되는 경향이 명확하게 관찰되었다. 특히, 1000V 및 1100V 조건에서 드레인 전류가 한계치까지 급증하며 소자에 영구 손상이 발생하는 현상이 확인되었다. 이러한 결과는 SiC MOSFET의 내방사 신뢰성이 소자 공정 조건과 밀접하게 연관되어 있음을 시사하며, 항공우주 등 극한 환경에서의 신뢰성 확보를 위한 설계 및 공정 최적화의 중요성을 강조한다.