今天这篇文章来自开姆尼茨工业大学，主要内容是SiC MOSFET器件HV-GSS实验的阈值电压漂移研究
先介绍背景
在SiC MOSFET栅氧可靠性领域，静态栅极偏压导致的可靠性失效问题已得到充分研究，目前业界公认的两种退化机制
1、偏压温度不稳定性（BTI），2、经时介质击穿（TDDB）
近年，业界发现一种在特定条件下更加显著的退化机制——栅极开关不稳定性（GSI），
即，若向栅极施加交流偏压应力，SiC MOSFET会出现显著的阈值电压漂移
比如栅压在+18 V、-5 V之间，以100 kHz的频率来回切换，持续1000小时，观察Vth漂移情况。
不同于偏压温度不稳定性（BTI），GSI的退化程度取决于开关次数而非应力持续时间。
相比传统静态可靠性评估，GSI实验因具备开关动作，更接近实际应用场景。
然而为了更加贴近真实应用场景，本文提出HV-GSS实验，在栅极开关应力基础上，施加高漏源电压，旨在研究高电场对沟道和栅氧可靠性的影响。
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如上，此前的GSI实验，因其未施加高漏压，只能验证栅氧可靠性，即图中紫色区域，
而HV-GSS实验，在高漏压作用下，也可验证高电场对器件可靠性的影响，包括图中紫色和绿色区域。
实验样品来自三款供应商，包括平面栅和沟槽栅SiC MOSFET，M1为沟槽栅，M2和M3为平面栅，
封装形式TO-247-3，导通电阻范围为55-75mΩ,电压等级包括650V和1200V，
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实验电路如上，采用半桥拓扑结构，
两个被测器件（DUT）互补开关，保证足够的死区时间，
测试过程中无负载电流通过，但开关阶段需对器件输出电容及测试装置寄生电容进行充放电，因此会产生位移电流，
位移电流产生的功耗会使器件温度显著升高，因此需要搭建冷却系统。
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加电方式如上，
VGS是一个方波信号，频率500kHz，占空比25%，
M1、M2、M3三种器件各取8只样品，分为两组，
第一组采用数据手册推荐栅压值，第二组采用数据手册规定的最大栅压值，每组4只器件，
再看VDS波形，也是方波信号，且都在VGS为负时施加高漏压，
高漏压的大小因器件耐压级别而异，M1、M2为1000V，M3为600V，
另外测试过程中，通过冷却系统保证器件结温Tj不超过数据手册规定的最大值。
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HV-GSS和GSS测试波形如上，两者的区别在于是否施加高漏压，
对比非常明显，一旦施加高漏压（上图蓝线），高dV/dt引起强烈的寄生振荡，VGS波形因此出现明显的阻尼振荡，
此间原理，仍然是之前多次提到的，高dV/dt通过栅漏电容CGD，耦合到栅极回路。
而在GSS波形中，由于未施加高漏压，VGS波形接近理想方波，无明显振荡。
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HV-GSS实验前后，M1、M2、M3的Vth漂移情况如上，
Group1采用数据手册推荐栅压值，Group2采用数据手册规定的最大栅压值，
横轴是开关周期，纵轴是Vth漂移量，
大概几点现象：
1、当开关周期超过某一临界值（如109）后，ΔVth开始显著增大，表明GSI机制开始激活，
2、Group2的ΔVth大于Group1，表明负偏压过应力是GSI的重要产生因素。
3、HV-GSS应力下，沟槽栅（M1）比平面栅（M2、M3）更敏感，ΔVth更大，分析原因是沟槽拐角附近承受更强电场。
另外相比M1和M2，M3的漂移量相对较小，且在大约5×1010周期后出现饱和趋势
但在1011周期左右，部分器件出现突然失效（EOL），可能由于高压应力触发的栅氧击穿或其他未知机制。
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如上，六组器件的GSS、HV-GSS阈值电压漂移量对比，
先看M1（沟槽栅），HV-GSS的ΔVth始终大于GSS，证明高漏压带来的高电场确实会加剧栅氧退化、增大阈值电压漂移量，
M2的趋势与M1类似，但同组4只器件之间的离散较大，
M3的HV-GSS与GSS导致的漂移曲线基本重合，表明高漏压对栅氧退化基本无影响，
图中标注的device failure显示，M3在两种测试中均出现早期失效，可能与栅氧工艺有关。
小结：
1、为了更加贴近真实应用场景，本文提出HV-GSS实验，在栅极开关应力基础上，施加高漏源电压，旨在研究高电场对沟道和栅氧可靠性的影响，
2、一旦施加高漏压，高dV/dt引起强烈的寄生振荡，VGS波形会出现明显的阻尼振荡，
3、相比平面栅器件，对沟槽栅器件而言，HV-GSS实验与GSS实验，ΔVth的变化量较大，表明高漏压会对沟槽栅器件产生更加明显的影响，通过高电场加速栅氧退化。
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