SiC MOSFET器件應(yīng)該如何選取驅(qū)動(dòng)負(fù)壓

　　近年來(lái)，寬禁帶半導(dǎo)體SiC器件得到了廣泛重視與發(fā)展。SiC MOSFET與Si MOSFET在特定的工作條件下會(huì)表現(xiàn)出不同的特性，其中重要的一條是SiC MOSFET在長(zhǎng)期的門極電應(yīng)力下會(huì)產(chǎn)生閾值漂移現(xiàn)象。本文闡述了如何通過(guò)調(diào)整門極驅(qū)動(dòng)負(fù)壓，來(lái)限制SiC MOSFET閾值漂移的方法。

　　1. Vth漂移現(xiàn)象

　　由于寬禁帶半導(dǎo)體SiC的固有特征，以及不同于Si材料的半導(dǎo)體氧化層界面特性，會(huì)引起閾值電壓變化以及漂移現(xiàn)象。為了理解這些差異，解釋這些差異與材料本身特性的關(guān)系，評(píng)估其對(duì)應(yīng)用、系統(tǒng)的影響，需要更多的研究及探索。

　　就靜態(tài)門極偏置而言，針對(duì)Si器件閾值特性的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試流程并不適用于SiC MOSFET。因此，一種新的測(cè)試方法——測(cè)試-偏置-測(cè)試——被用來(lái)評(píng)估SiC MOSFET的BTI（Bias-Temperature Instabilities，偏壓溫度不穩(wěn)定性）特性。它可以區(qū)分可恢復(fù)的Vth漂移以及永久性的閾值漂移。這種測(cè)量技術(shù)已經(jīng)用來(lái)對(duì)最新發(fā)布的SiC MOSFET的閾值穩(wěn)定性進(jìn)行了深度研究。

　　數(shù)據(jù)顯示，長(zhǎng)期的開(kāi)關(guān)應(yīng)力會(huì)引起Vth的緩慢增加。這一現(xiàn)象，在不同品牌、不同技術(shù)的SiC MOSFET上均可以觀測(cè)到。相同偏置條件下不同器件的Vth漂移值是相似的。Vth上升會(huì)引起Rds（on）的輕微上升，長(zhǎng)期影響是通態(tài)損耗會(huì)增加。

　　需要注意的是，器件的基本功能不會(huì)被影響，主要有：

　　1、耐壓能力不會(huì)受影響

　　2、器件的可靠性等級(jí)，如抗宇宙射線能力，抵抗?jié)駳獾哪芰Φ炔粫?huì)受影響。

　　3、Vth漂移會(huì)對(duì)總的開(kāi)關(guān)損耗有輕微影響

　　影響Vth漂移的參數(shù)主要包括：

　　1、開(kāi)關(guān)次數(shù)，包括開(kāi)關(guān)頻率與操作時(shí)間

　　2、驅(qū)動(dòng)電壓，主要是Vgs（off）

　　以下參數(shù)對(duì)開(kāi)關(guān)操作引起的Vth漂移沒(méi)有影響

　　1、結(jié)溫

　　2、漏源電壓

　　3、漏極電流

　　4、dv/dt， di/dt

　　2. Vth漂移對(duì)應(yīng)用的影響

　　長(zhǎng)期來(lái)看，對(duì)于給定的Vgs， 閾值漂移的主要影響在于會(huì)增加Rds（on）。通常來(lái)說(shuō)，增加Rds（on）會(huì)增加導(dǎo)通損耗，進(jìn)而增加結(jié)溫。在計(jì)算功率循環(huán)時(shí)，需要把這個(gè)增加的結(jié)溫也考慮進(jìn)去。

　　結(jié)溫的增加是否需要格外重視取決于實(shí)際應(yīng)用及工況。在很多案例中，即便是20年工作壽命到期后，結(jié)溫的增加仍然可以忽略不計(jì)。然而在另一些應(yīng)用中結(jié)溫的增加可能就會(huì)很重要。因此，在這種情況下，就需要根據(jù)下述的設(shè)計(jì)指導(dǎo)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)電壓選擇。