今天这篇文章来自北大主要内容是负栅压下，SiC
MOSFET阈值电压不稳定性之机理。
背景介绍
为避免SiC MOSFET发生误导通，开关期间通常采用负压关断（VGS<0），然而负压关断可能对Vth稳定性产生影响，另外，在同步整流等应用场景，需配置续流二极管，相比外接SBD，使用体二极管更具成本优势，因此成为商用SiC MOSFET的主流方案。
当体二极管导通时，大量空穴会从P阱注入JFET区，结合负栅压作用，这些空穴可能被驱至栅氧化层附近，因此，体二极管在负栅压下对Vth稳定性的影响，值得研究。
本文正是为了探索这一现象背后的机理，
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所用SiC MOSFET器件如上，型号ACM160P120QANB，
以VDS=1V、ID=2.5mA为判据，计算Vth，为2.8V，
以VGS=1V、ID=10A为为判据，计算Rdon，为185mΩ，
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被测器件分两种类型，
1、单独的SiC MOSFET，如（a）
2、SiC MOSFET外接SBD，如（b）
二者的第三象限IV曲线如（c）、（d）
结果显示，SiC MOSFET体二极管导通电压约3V，SiC MOSFET外接SBD的导通电压约0.8V，换言之，外接SBD可以有效旁路体二极管的导通路径。
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半桥测试电路示意图如左图，被测器件（DUT）与电感/电阻负载并联，始终施加关断栅源电压VGSoff（VGSoff＜0）
当低侧晶体管（SW）导通时，被测器件处于关断状态以承受高压，
当SW关断时，单独的SiC MOSFET器件，负载电流通过体二极管续流，MOS/SBD器件，负载电流通过外接SBD续流。
实物图如右图，为便于将被测器件在不同电路板间切换，以进行测试，在PCB背面安装晶体管插座。
测试参数包括：开关频率50kHz，VDD=600V，Rload的平均电流7A，
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测试结果如上
SW导通瞬间，DUT的反向恢复电流导致出现峰值电流（10.4A），随后在SW导通期间，负载电流逐渐增大，SW关断后，负载电流因电阻损耗逐渐减小。
接下来，观察Vth不稳定性
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实验流程如（a），先测试转移曲线，提取初始Vth→再将器件按照在PCB电路板上，施加开关应力→再测试Vth，重复以上步骤，直到累积工作时间达到目标值（0s、10s、20s、50s、100s、200s、500s、1000s、2000s、5000s）从（b）、（c）看到，VGSoff=-10V时，SiC MOSFET器件转移曲线随时间增加显著左移，而MOS/SBD器件的左移可忽略不计。
即，前者Vth发生明显负向漂移。
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这张图，看得更明显
先看（a），5000s开关应力后，SiC MOSFET器件的Vth负向漂移达0.53V，而MOS/SBD器件始终保持稳定。
再看（b），当VGSoff≥-6V，SiC MOSFET器件的Vth几乎没有负向漂移，
一旦降至-6V以下，Vth开始出现负向漂移。
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体二极管续流时，SiC MOSFET器件Vth负向漂移的物理机制如上，左边是电路示意，右边是物理机制，先看（b），反向导通物理机制，此时空穴从P阱注入JFET区，再看（d），反向恢复物理机制。
反向恢复瞬态过程，负栅压吸引部分空穴向栅氧化层迁移，这些热空穴导致MOS界面产生正电荷俘获，使缺陷产生，进而导致Vth负向漂移，而MOS/SBD器件，通过SBD续流，MOSFET内部无反向恢复过程，因此Vth稳定。
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反向恢复瞬态的空穴电流密度如上，当VGSoff=0V时，仅有少量空穴电流沿SiC/SiO₂界面流动，因此阈值电压几乎无漂移，当VGSoff=-10V时，更多空穴被负栅极偏压吸引，穿过JFET区，到达栅氧化层，沿SiC/SiO₂界面流动，这些热空穴导致MOS界面产生正电荷俘获，使缺陷产生，最终引发Vth负向漂移。
小结：
1、同步整流等应用场景需配置续流二极管，相比外接SBD，使用体二极管更具成本优势，因此成为商用SiC MOSFET的主流方案，体二极管导通时，大量空穴会从P阱注入JFET区，结合负栅压作用，这些空穴可能被驱至栅氧化层附近，因此，有必要研究体二极管在负栅压下对Vth稳定性的影响。
2、当VGSoff≥-6V，SiC MOSFET器件的Vth几乎没有负向漂移，一旦降至-6V以下，Vth开始出现负向漂移。-10V栅压下，5000s开关应力后，SiC MOSFET器件的Vth负向漂移达0.53V。对MOS/SBD器件，栅压从0~-10V，均未出现Vth漂移。
3、负栅压下，SiC MOSFET器件的Vth漂移机理如下：反向恢复瞬态过程，负栅压吸引部分空穴向栅氧化层迁移，这些热空穴导致MOS界面产生正电荷俘获，使缺陷产生，进而导致Vth负向漂移。
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