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，其中重要的一环是SiC MOSFET在长期的门极电应力下会产生阈值电压VGS(th)漂移现象。本文阐述了如何通过调整门极驱动的负电压，来限制SiC MOSFET阈值漂移的方法。
VGS(th)的动态漂移随着开关次数的增加而增加，为了好理解，总的开关次数被转化为10年内不间断工作（24小时/7天）的归一化的工作频率。知道实际工作频率（kHz），目标寿命（年），以及工作寿命之内系统工作的百分比，归一化的工作频率可以透过以下公式计算：
归一化频率fsw=实际工作频率fsw[kHz]×寿命[yrs]×工作时间占比[%]÷10[yrs]
尽管基本工艺相同，英飞凌推荐的CoolSiC™ MOSFET工作区域是分别针对模块封装与分立器件封装而给出的。这是因为门极信号的过冲和下冲很大程度上取决于工作条件、电路设计和寄生参数。特别是，分立器件由于电路设计、应用条件、逆变器拓扑、门极驱动设计、PCB布局和散热设计具有更大的灵活性，所以推荐工作区（ROA）更加保守。由于这些原因，考虑到门极驱动器设计的变化，计算分立器件的ROA时已加上了2V的潜在过冲电压。对于模块，因为可以通过适当的门极驱动器设计实现0V过冲，所以计算ROA时不需要考虑额外的过冲电压。
通过下面的例子可方便理解上述计算方法。这是一个光伏逆变器的典型工况：
典型工况
•实际工作频率20kHz
•目标工作寿命20年
•工作占比50%
•归一化的工作频率为20kHz×20yrs.×50%/10yrs. =20kHz
分立器件CoolSiC™ MOSFET的门极推荐工作区（ROA）如图1所示。如采用分立器件且使用18V的导通电压，那么包括下冲在内的关断门极电压不能低于-4.6V；如果采用15V的导通电压，那么包括下冲在内的门极最低电压是4.2V。
图1 分立器件产品的最小关断门极电压
图2为模块封装的CoolSiC™ MOSFET的门极推荐工作区（ROA）。如果开通电压为15V，那么下冲的关断门极电压必须设计在-7.7V和0V之间。
图2 模块产品的最小关断门极电压
VGS(th)漂移是一种长期效应，因此只需考虑重复的过冲和下冲电压。由偶发性工况如电压不稳、短路情况等引起的门极电压的过冲和下冲不应被考虑。
只有电压尖峰直接到达芯片晶片上的门极——源极端，才会影响VGS(th)漂移，从而需要被考量。要通过实验量化电压过冲和下冲尖峰值，理想情况下应直接在芯片晶片端子处测量。但是，实际上这并不可行，因此以下指南提供了一个很好的估测方法：
估测方法
•如果不需要隔离，请使用高带宽（100MHz）探头直接测量
•如果隔离是必需的，则使用具有高带宽和高共模抑制比的差分探头
•始终尽可能靠近芯片进行测量，如图3所示
图3 门极电压测量点的范例
门极电压过冲和下冲的形状可能因各个逆变器设计而异。应考虑峰值电压，如图4所示。
图4 门极电压过冲和下冲
