*Area) ，还针对工业电源系统中的高功率应用进行了优化。此前我们描述了M3S的一些关键特性及与第一代相比的显著性能提升，本文则将重点介绍M3S产品的设计需要注意的几点和使用技巧。
由于NTH4L022N120M3S的阈值电压具有 NTC，因此在最高结温TJ(MAX)= 175°C时具有最低值。即使数据表中的典型VGS(TH)为2.72V，但在考虑样品25%的工艺变化和温度系数的最坏情况下，它可能会降至1.5V。这在某种程度上预示着超过1.5V的噪声会导致开启。这具有很大的潜在风险，因此就需要考虑抑制噪声，这使得设计变得困难和复杂。
即使成功抑制，由于电桥应用中的米勒电容器，可能会因所谓的寄生导通效应而导通，如图9 (a)所示。当上开关导通时，下开关两端的电压变化为dVCE/dt。电流通过寄生米勒电容CGD和外部电阻流入地。该电流可近似表示为CGD*dVCE/dt，会在路径中的电阻器上产生压降。如果电压超过阈值电压，即使在关断后也会引发寄生导通。
图9 (b)中的红色波形显示了通过该路径测得的电流。电流峰值与dv/dt成正比，并导致电阻器两端产生峰值电压。这在某种程度上预示着该电流将限制外部栅极电阻（RG(ON)和RG(OFF)）的选择。图9 (c)是峰值电压值，通过电流乘以路径中的总外部电阻RG(EXT)计算得出。较高的 RG(EXT)会导致较高的电压尖峰，因此面临意外开启的风险。如果VGS(TH)为2.72V并且不使用负偏压，则RG(EXT)= 4.7Ω，因寄生导通的可能性较高，所以要限制使用。而RG(EXT)= 2Ω则没问题。在所有dv/dt范围内避免超过VGS(TH)的情况。增加RG(EXT)能够更好的降低dv/dt，但要计算增加RG(EXT)后dv/dt的减少值，电压峰值增加值，这将导致在电桥应用中，选择正真适合的电阻变得困难。
有四种缓解方案可以建议，第一种是单独导通和关断栅极电阻以改变电阻，第二种是在栅极和源极之间添加电容以分流米勒电流，第三种是使用负栅极偏置电压来提高阈值电压， 最后是使用额外的晶体管进行有源米勒钳位。避免此问题的有效且简单的方法是使用负电源电压。图9(c)中，如果施加-3V，则实际阈值电压变为5.72V，因此能更灵活地选择栅极电阻。
与硅MOSFET通常使用10V和IGBT通常使用15V作为栅极驱动电压不同，碳化硅MOSFET由制造商根据不同的VGS(OP)条件或根据每个产品做推荐。这可能意味着该技术尚未成熟，仍然有许多挑战需要克服，例如SiC/SiO2界面缺陷、沟道迁移率差、栅极氧化物质量和VGS(TH)稳定性问题。
随着正栅极偏压的增加，导通电阻(RDS(ON))降低，并且使外部碳化硅SBD的导通开关损耗(EON)降低，但关断开关损耗(EOFF)没有大的变化，如图10（a）和（b）所示。需要在栅极驱动电路设计上更仔细，并会导致更高的栅极驱动损耗。增加的电压和不可避免的电压尖峰将对栅极氧化物造成更大的压力。众所周知，较高的正偏压会导致VGS(TH)产生更大的漂移，因此导致RDS(ON)和EON/EOFF等电气性能下降。
负栅极偏压增加到负值，关断开关损耗 (EOFF) 会降低，导通开关损耗 (EON) 没有变化，如图 10 (c) 所示。在体二极管中，正向电压 (VF) 增加，如图10 (d)所示，这是由于VGS=0V时沟道关闭不稳定以及负偏压增加时，沟道电流减少所致。反向恢复特性会稍微变差。同样，也会对栅极氧化层产生更大的应力，因此可能会引起VGS(TH)发生更大的漂移，并且高电源电压可能会给栅极驱动电路设计增加复杂性。
综上，一般建议1200 V M3S产品采用−3/18V，如“VGS(OP)，推荐工作栅极电压”部分所述，这是通过考虑性能和可靠性，提出的优化建议。可以再一次进行选择不同电压来优化每个应用的工作状态。例如，如果设计人员希望体二极管具有较低的VF，并能接受EOFF增加，那么0V驱动是不错的选择。若无法满足 EMI 规定，并且在效率和热性能方面有足够的余量，那么15V驱动将是一个不错的选择。
在开关性能方面，RG(EXT)越小，开关损耗越低。但是，对栅极的强驱动会导致di/dt和dv/dt过高，电路板中的寄生电感和电容会导致电压和电流急剧尖峰，以及高频L/C谐振。设计人员应找到比较合适的RG(EXT)，以满足符合EMI下的最佳性能。
图11(a)描述了一般开关波形中EMI干扰的大多数来自。所有这些EMI源都与di/dt和dv/dt有关。高di/dt导致寄生电感上的电压尖峰L*di/dt，高dv/dt导致寄生电容中的电流尖峰C*di/dt。并且两者都会触发数十或数百MHz的L/C谐振振荡，直接影响EMI。
图11(b)表明，在相同的反向恢复条件下，EON由导通di/dt主导，而EOFF由关断dv/dt主导。在开关性能和EMI之间处于权衡关系。如果VGS(OP)固定，则能够最终靠RG(EXT)来控制，因此就需要优化RG(EXT)。如果PCB布局不好，寄生参数很高，可能没办法通过给定的di/dt和dv/dt满足EMI规范，假如没有机会进一步修改PCB布局以最小化寄生元件，则需要通过增加RG(EXT)来降低di/dt和dv/dt。才有可能满足EMI规范，代价是牺牲系统效率。
本应用笔记介绍了安森美1200V M3S碳化硅MOSFET与第一代SC1相比的主要特性，能够准确的看出M3S取得了显著的改进，如表3所示。图12显示了系统的实际性能，在40kHz开关频率下测量的5kW升压变换器的效率。结果明确显示M3S比SC1表现更好，特别是在轻负载下，在该范围内开关性能占主导地位，因此说M3S是更适合高开关频率应用的产品。
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