SiC MOSFET設(shè)置負(fù)壓的目的是快速關(guān)斷MOSFET,負(fù)壓的高低對(duì)器件有如下影響，需要具體問(wèn)題具體分析：

負(fù)壓低潛在的好處

更強(qiáng)的抗誤導(dǎo)通能力：

這是使用負(fù)壓關(guān)斷的主要原因。 在橋式電路中，當(dāng)上管開(kāi)通產(chǎn)生極高的 dv/dt 時(shí)，會(huì)通過(guò)下管的米勒電容耦合一個(gè)電流到下管的柵極，可能導(dǎo)致下管在應(yīng)該關(guān)斷時(shí)意外導(dǎo)通（米勒導(dǎo)通），造成橋臂直通短路。

低的負(fù)壓提供了更大的“電壓裕度”，使得耦合的電壓脈沖更難將柵源電壓抬升到閾值電壓以上，極大地降低了在高 dv/dt 工況下發(fā)生誤導(dǎo)通的風(fēng)險(xiǎn)。這對(duì)于高壓、高頻、高功率密度的 SiC 應(yīng)用至關(guān)重要。

更快的關(guān)斷速度：

負(fù)壓關(guān)斷增大了關(guān)斷時(shí)的 Vgs 擺幅，加速了柵極電荷的抽取過(guò)程，有助于更快地關(guān)斷溝道電流。

更快的關(guān)斷可以略微降低關(guān)斷損耗。然而，低負(fù)壓相對(duì)于 -3V 或 -4V 在速度提升上的邊際效應(yīng)會(huì)遞減，而風(fēng)險(xiǎn)則顯著增加。

潛在的風(fēng)險(xiǎn)和負(fù)面影響

柵氧層可靠性風(fēng)險(xiǎn)：

這是使用較低負(fù)壓最主要的擔(dān)憂。 SiC MOSFET 的柵氧層通常比 Si MOSFET 更薄，其擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度雖然很高，但對(duì)電應(yīng)力也更加敏感。

柵源電壓的最大絕對(duì)值通常由制造商規(guī)定。雖然許多器件的最大允許 |Vgs| 是 ±20V 或 ±25V，但這指的是瞬態(tài)極限值。長(zhǎng)期施加接近或超過(guò)推薦最大工作負(fù)壓的偏置，會(huì)顯著加速柵氧層的退化，縮短器件壽命，甚至導(dǎo)致早期失效。

低的負(fù)壓意味著柵氧層承受著低壓的壓降。對(duì)于 5nm 的柵氧層，其承受的電場(chǎng)強(qiáng)度高達(dá) 12 MV/cm。雖然低于 SiC 的理論擊穿場(chǎng)強(qiáng)，但長(zhǎng)期工作在此高場(chǎng)強(qiáng)下會(huì)引發(fā)負(fù)偏壓溫度不穩(wěn)定性、經(jīng)時(shí)擊穿，NBTI等可靠性問(wèn)題。

制造商通常會(huì)在數(shù)據(jù)手冊(cè)中給出一個(gè) “推薦工作范圍” 或 “最大連續(xù)柵源電壓”，負(fù)壓部分往往比正壓部分更保守。低的負(fù)壓很可能已經(jīng)接近甚至超過(guò)某些器件的最大推薦連續(xù)負(fù)壓工作點(diǎn)（比如 -5V）。 務(wù)必仔細(xì)查閱你所使用器件的具體數(shù)據(jù)手冊(cè)！

閾值電壓漂移：

長(zhǎng)期施加較大的負(fù)柵壓，特別是在高溫下，可能導(dǎo)致 SiC MOSFET 的閾值電壓發(fā)生永久性的正漂移。這意味著未來(lái)需要更高的正驅(qū)動(dòng)電壓才能達(dá)到相同的導(dǎo)通電阻，影響導(dǎo)通損耗和性能。

對(duì)驅(qū)動(dòng)電路的要求提高：

產(chǎn)生穩(wěn)定的較低負(fù)壓需要更復(fù)雜的驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)（例如帶負(fù)壓輸出的隔離電源或負(fù)壓電荷泵）。

驅(qū)動(dòng)芯片需要能承受更大的負(fù)向電壓擺幅。

負(fù)壓環(huán)路的阻抗需要足夠低，以確保在高 dv/dt 下負(fù)壓電平的穩(wěn)定。

總結(jié)與建議

查閱數(shù)據(jù)手冊(cè)： 這是最關(guān)鍵的一步！ 仔細(xì)閱讀你所使用的 具體型號(hào) SiC MOSFET 的數(shù)據(jù)手冊(cè)。重點(diǎn)關(guān)注：

Vgs(max)： 最大允許的柵源電壓（絕對(duì)值）。

Vgs(off)： 推薦的關(guān)斷電壓范圍或最大連續(xù)負(fù)柵壓。如果手冊(cè)明確建議最大負(fù)壓為 -4V，那么使用 -6V 就是不推薦的，存在風(fēng)險(xiǎn)。

可靠性測(cè)試數(shù)據(jù)（HTGB,C-HTRB等）。

評(píng)估應(yīng)用需求：

dv/dt 水平： 你的應(yīng)用開(kāi)關(guān)速度有多快？產(chǎn)生的 dv/dt 有多高？dv/dt 越高，誤導(dǎo)通風(fēng)險(xiǎn)越大，對(duì)負(fù)壓的需求也越強(qiáng)。

系統(tǒng)噪聲： 電路布局是否良好？是否存在較大的開(kāi)關(guān)噪聲耦合到柵極的風(fēng)險(xiǎn)？

工作溫度： 高溫會(huì)加劇柵氧層的退化。高溫應(yīng)用下使用高負(fù)壓風(fēng)險(xiǎn)更大。

對(duì)可靠性的要求： 產(chǎn)品對(duì)壽命的要求是消費(fèi)級(jí)、工業(yè)級(jí)還是汽車(chē)級(jí)？高可靠性要求下應(yīng)更保守。

權(quán)衡與選擇：

如果數(shù)據(jù)手冊(cè)允許或推薦使用 -5V，且應(yīng)用 dv/dt 極高、噪聲環(huán)境惡劣： -5V 可能是一個(gè)經(jīng)過(guò)充分風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估后的選擇，它能提供最強(qiáng)的抗誤導(dǎo)通能力。但需意識(shí)到柵氧可能可靠性風(fēng)險(xiǎn)增加，并確保驅(qū)動(dòng)電路穩(wěn)定可靠。

如果數(shù)據(jù)手冊(cè)推薦最大負(fù)壓為 -4V 或 -3V： 強(qiáng)烈建議不要使用更低負(fù)壓。 優(yōu)先考慮通過(guò)優(yōu)化布局（減小寄生電感、加強(qiáng)驅(qū)動(dòng)回路）、使用具有強(qiáng)米勒鉗位功能的驅(qū)動(dòng)器、適當(dāng)增加死區(qū)時(shí)間等方法來(lái)抑制誤導(dǎo)通，而不是冒險(xiǎn)使用過(guò)高的負(fù)壓。

在滿足抗誤導(dǎo)通的前提下，盡量選擇較低的負(fù)壓： 例如，如果 -3V 或 -4V 在你的應(yīng)用場(chǎng)景下已被驗(yàn)證足夠可靠地防止誤導(dǎo)通，那么就沒(méi)有必要使用 -5V 或 -6V。“夠用就好”原則適用于負(fù)壓選擇。

結(jié)論

  低于建議負(fù)壓的 SiC MOSFET 負(fù)壓驅(qū)動(dòng)是一個(gè)高風(fēng)險(xiǎn)、低回報(bào)的選擇。它在極端的 dv/dt 和噪聲條件下提供了最強(qiáng)的關(guān)斷魯棒性，但顯著增加了柵氧化層退化和失效的風(fēng)險(xiǎn)，可能?chē)?yán)重影響器件的長(zhǎng)期可靠性。