氧化物/SiC界面会在关键器件参数（如阈值电压（V）上产生较大的偏移第）、导通状态电阻 （RDS（开）），并且早期生存期失败。栅极氧化层处理（包括氮化）的改进导致栅极氧化层在标准可靠性和鉴定测试下的固有可靠性得到显着改善。其中一些测试来自硅器件测试，包括：
瞬态介电击穿测试，通常在加速条件下在恒定应力下对电容器进行，以得出额定条件下时间曲线的故障
高温栅极偏置鉴定，在封装器件上完成，在栅极和温度规格下具有恒定的栅极偏置，漏源电压 （V）DS） 在 0 V 时
偏置温度不稳定性 （BTI） 可靠性测试，在恒定偏置下进行
这 V第在直流偏置条件下，SiC MOSFET的漂移通常大于硅MOSFET的漂移。此外，许多工作旨在在设备通常会切换的特定应用条件下测试这种转变。这些开关瞬变可能导致栅极源电压 （VGS系列这可能取决于几个因素，例如导通和关断转换率、内部器件电容以及可以设计在其中的外部组件（例如栅极电阻器）或寄生效应（例如键合线电感）。已经提出了 GSS 测试，其中栅极在器件的指定温度下进行重复开关周期，电压为 VDS在 0 V 时。该测试现在是 JEDEC JEP195 指南的一部分。
V 中的漂移第从交流循环取决于开关周期的数量（N周期），可以表示为?V第 = 一个o×N周期n，其中指数 n 变化。
10以下约107N周期，退化遵循常数 n ≈ 0.16，这通常在 DC-BTI 应力下表现出来。
超过 10 个8N周期，n 增加到 0.32 ≈，这种行为在直流应力下是看不到的。这种偏移的表示如图 1 所示。
GSS测试下SiC MOSFET的Vth位移。
图 1：V第GSS测试下SiC MOSFET的位移（来源：Gómez等人，2024）
应力超过 ≈ 1e11 N周期显示饱和较低的移位率，n ≈ 0.1。
这 V第移位很大程度上取决于值和值 VGS系列切换电平，V 值越来越负GS_low值显示出更强的转变。负 VGS系列通常建议关断SiC MOSFET，特别是在硬开关条件下，以限度地降低米勒电容耦合误导通的风险，并限度地降低开关损耗。
这 V第与DC-BTI压力不同，GSS的转移在很大程度上是不可恢复的。
从测量的角度来看，高频测试可确保在合理的时间范围内实现足够多的周期数，并且仍能观察到 GSS 偏移。例如，500kHz 开关可以在 1,000 小时内实现超过 1e12 个周期。在某些应用中，例如太阳能逆变器，这可能不足以模拟预期的 20 年使用寿命，但可以有合理的信心使用外推法。2非恢复特性也使得执行非原位 V 更容易第从应力烘箱中卸下零件后进行测量。
GSS 与 ASS 的比较
随之而来的一个重要问题是，GSS 测试是否准确反映了在应用切换应力 （ASS） 下看到的应力。Gómez 等人试图使用图 2 中描述的测试设置来回答这个问题。ASS 配置为升压转换器，但其他类似的设置用于标准化其他测试条件，尤其是栅极驱动。
GSS（左）和 ASS（右）的测试设置。
图 2：GSS（左）和 ASS（右）的测试设置
使用的器件是额定电压为 1,200V 的 SiC MOSFET。用于测试的一些条件是：
开关频率 = 100kHz
VGS_high= 18 伏，VGS_low= –8 伏
栅极电阻 （RG) = 4.7 Ω
对于 ASS，V抄送= 400 V，负载电流 （iL） 的 1.2 A 和 iL（峰-峰值）为 1.6 A
非原位五号第定期进行测量。图 3 显示了每种情况下看到的偏移结果。
Vth 从 GSS 和 ASS 应力转移。
图 3：V第GSS 和 ASS 压力的转变
受 ASS 影响的 DUT 表现出更大的 V 偏移第，升压转换器中使用的低侧和高侧 DUT 显示出相似的趋势。为了确定造成这种情况的原因，作者检查了栅极开关波形并进行了仿真。导通波形如图 4 所示。尽管 10% 至 90% 的开关时间看起来相当，但 dVGS系列/dt 斜率在 ASS 期间较高，并且表现出更多的振荡行为。
GSS 和 ASS 期间的栅极导通波形。
图 4：GSS 和 ASS 期间的栅极导通波形
在这些测试期间，电容充电和放电的内部瞬态电流分布在低于 V 的情况下是不同的第制度，这被怀疑是 V 差异背后的原因第转变。米勒栅极漏极电容（C广东）和输出电容（CDS）是V的函数DS电压。如图 5 所示，该图还显示了这些电流。
MOSFET原理图，在ASS（左）和GSS（右）期间具有内部电容，而中间显示了CDS和CGD对VDS偏置的典型响应。
图 5：ASS（左）和 GSS（右）期间内部电容的 MOSFET 原理图，而中间显示了 C 的典型响应DS和 C广东到 VDS偏见 。
在 GSS 测试的情况下，VDS为 0 V。电流流向效果的基本推导 C广东从 V 开始的路径DS开关瞬态屈服：
VGS系列= （1 ÷ （1 + （CGS系列÷C广东))) × VDS
这可以解释瞬态 dV 的差异GS系列/dt 在两个测量值之间。在实践中，进行GSS可靠性测试要简单得多，并且解决方案可以改善dV的匹配GS系列/dt 到 ASS 检验将是净 V 的更好预测指标第应用程序中的移位。当然，结果也高度依赖于外部组件，例如 RG和归纳路径。R 效果示例G在 V 上第shift如图 6 所示。
栅极电阻对GSS Vth位移的影响
图 6：栅极电阻对 GSS V 的影响第班次
GSS测试是SiC MOSFET整体可靠性检查的重要组成部分。这 V第偏移导致 R 增加DS（开）在终应用中，来自较小的栅极过驱动。在太阳能逆变器等应用中，器件的使用寿命可能超过 1e13 个开关周期，因此准确预测器件行为的这种转变对于确保整个系统的正常运行非常重要。将 GSS 门波形与实际 ASS 条件相匹配可以确保这一点。
