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SiC MOSFET器件应该如何选取驱动负压
bobsmith1789
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近年来，宽禁带半导体SiC器件得到了广泛重视与发展。SiC MOSFET与Si MOSFET在特定的工作条件下会表现出不同的特性，其中重要的一条是SiC MOSFET在长期的门极电应力下会产生阈值漂移现象。本文阐述了如何通过调整门极驱动负压，来限制SiC MOSFET阈值漂移的方法。
1. Vth漂移现象
由于宽禁带半导体SiC的固有特征，以及不同于Si材料的半导体氧化层界面特性，会引起阈值电压变化以及漂移现象。为了理解这些差异，解释这些差异与材料本身特性的关系，评估其对应用、系统的影响，需要更多的研究及探索。
就静态门极偏置而言，针对Si器件阈值特性的标准测试流程并不适用于SiC MOSFET。因此，一种新的测试方法——测试-偏置-测试——被用来评估SiC MOSFET的BTI（Bias-Temperature Instabilities，偏压温度不稳定性）特性。它可以区分可恢复的Vth漂移以及永久性的阈值漂移。这种测量技术已经用来对最新发布的SiC MOSFET的阈值稳定性进行了深度研究。
数据显示，长期的开关应力会引起Vth的缓慢增加。这一现象，在不同品牌、不同技术的SiC MOSFET上均可以观测到。相同偏置条件下不同器件的Vth漂移值是相似的。Vth上升会引起Rds（on）的轻微上升，长期影响是通态损耗会增加。
需要注意的是，器件的基本功能不会被影响，主要有：
1、耐压能力不会受影响
2、器件的可靠性等级，如抗宇宙射线能力，抵抗湿气的能力等不会受影响。
3、Vth漂移会对总的开关损耗有轻微影响
影响Vth漂移的参数主要包括：
1、开关次数，包括开关频率与操作时间
2、驱动电压，主要是Vgs（off）
以下参数对开关操作引起的Vth漂移没有影响
1、结温
2、漏源电压
3、漏极电流
4、dv/dt， di/dt
2. Vth漂移对应用的影响
长期来看，对于给定的Vgs， 阈值漂移的主要影响在于会增加Rds（on）。通常来说，增加Rds（on）会增加导通损耗，进而增加结温。在计算功率循环时，需要把这个增加的结温也考虑进去。
结温的增加是否需要格外重视取决于实际应用及工况。在很多案例中，即便是20年工作寿命到期后，结温的增加仍然可以忽略不计。然而在另一些应用中结温的增加可能就会很重要。因此，在这种情况下，就需要根据下述的设计指导进行驱动电压选择。
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