Silicon Carbide, a wide band gap (WBG) semiconductor, has pushed electrical limits beyond Silicon (Si) when it comes to power electronics. It has offered the electrification of society showing promise for a greener future. However, owing to higher material defects, particularly at the oxide/semiconductor interface, threshold voltage (VTH) instability has been a persistent problem. This thesis examines the drift in VTH when a bipolar ac gate bias stress is applied to 4H-SiC MOSFETs. For this purpose, a gate stress setup using a gate driver IC is created. This is followed by a measure-stress-measure (MSM) sequence at varying gate voltages to study the effects of VGS,on, VGS,off, and voltage overshoots on the drift. Two critical VGS,off biases are found. The drift is negligible until the first critical point, accelerated, between the first and second bias, and decelerated beyond the second point with degradation of the oxide. Overshoots/undershoots in the gate drive loop shows an excess drift of 37.77% with only undershoots contributing entirely to this percentage. Drift at higher temperature is smaller than at room temperature but with changing slope. After 400 hours of stress at +18/ − 8V, a VTH drift of 17.5% while a RDS,on drift of only 2.5 % is measured. End of life VTH for devices in this thesis show a drift of 280mV at the automotive application switching limit and 500mV at the solar applications switching limit. The findings are intended for better understanding of device performance limits at high switching cycles and voltage biases. / Bredbandgapsmaterialet kiselkarbid har utvidgat gränserna för kraftelektronikens elektriska prestanda jämfört med vad som går att åstadkomma med kisel. Kiselkarbiden har gett nya möjligheter för samhällets elektrifiering vilket är lovande för en grön framtid. På grund av materialdefekter speciellt vid gränsytan mellan kiselkarbid (SiC) och kiseldioxid har det varit ett bestående problem med drivande tröskelspänning. Det här examensarbetet undersöker drift för tröskelspänningen då gate-terminalen i en 4H-SiC MOSFET utsätts för en bipolär alternerande spännings-stress. För detta ändamål har en mätuppställning med en IC-krets för gate-styrning byggts upp. Detta följs av en mät-stress-mät sekvens för varierande gate-source spänningar (VGS) för att studera effekter av VGS,on,VGS,off och spännings-överslängar på tröskelspänningsdriften. Två kritiska nivåer för VGS,off har påvisats. Tröskelspänningsdriften är försumbar före den första nivån, accelererad mellan den första och andra nivån, och retarderad efter den andra nivån med degradering av gate-oxiden. För överslängar och underslängar i gate-spänningen syns en extra tröskelspänningsdrift på 37.77 % där enbart underslängarna bidrar till driften. Tröskelspänningsdriften vid högre temperatur är mindre än vid rumstemperatur men med förändrad lutning för subtröskelspänningskarakteristiken. Efter 400 timmars stress med +18V/-8V, uppmättes en tröskelspänningsdrift på 17.5 % men endast 2.5 % drift för on-resistansen. Vid slutet av förväntad livstid i form av switch-cykler uppmättes 280 mV drift för biltillämpningar och 500 mV för solpanelstillämpningar. Resultaten är ämnade att förbättra förståelsen för komponentprestandans begränsningar efter ett stort antal switch-cykler och olika gate-source spänningar.

High electron mobility transistors (HEMTs) realized using AlxGa1-xN/GaN are relatively new technology which is prominent for high-speed and high-power applications. Some of the main problems with this technology were identified as dynamic RDSon, current collapse and threshold voltage instabilities due to the off-state stress. What was less investigated is the effect of the off-state stress on the leakage current at lower voltages. In this work, multiple devices with various initial leakage currents are stressed at different stress conditions (drain voltage, temperature, duration) and the development of drain-source on-state resistance (RDSon), threshold voltage (Vth) and drain-source leakage current (IDSS) after stress are tracked. It was found out that devices with initially higher leakage exhibit higher RDSon and Vth before stress, which simulations attributed to the higher Al mole fraction in the back-barrier or less unintentional doping in the channel layer. During the off-state stress (VDS = 900 V), the leakage current shortly rises and then sharply drops, presumably because of the charge redistribution in the back-barrier. After the stress, no larger changes were observed for RDSon and Vth , but they were for the leakage current i.e., initially low leakage devices had post-stress leakage increase, while initially high leakage devices had post-stress leakage decrease. This is assumed to be caused by the charge redistribution. Parasitic capacitance measurements showed the rise of the pre-stress input, output and reverse transfer capacitances with the pre-stress leakage, which could presumably be explained by higher Al mole fraction inducing more charges in the channel layer, deeming higher Al mole fraction in the back-barrier as a main assumed cause for all the observed effects. After the stress, capacitance changes were tentatively explained by the charge redistribution in the back-barrier. Finally, high temperature was shown to significantly reduce the observed long time to recovery. However, more measurements are needed to further observe this influence. Additionally, more experiments (e.g., on wafer, G-ω measurement, etc.) are needed in general to further investigate the mechanisms behind these memory effects. / Transistorer med extra hög elektronmobilitet, sk HEMT-ar (high electron mobility transistor) kan fabriceras med hjälp av materialen galliumnitrid (GaN) och aluminium-galliumnitrid (AlxGa1-xN). GaN HEMT-ar lämpar sig mycket väl för kraftkomponenter för höga frekvenser. Några av problemen med denna nya teknologi är hög resistans mellan ”drain” och ”source”, RDSon, reduktion av mättnadsströmmen (”current collapse”) och instabiliteter hos styrets tröskelspänning (Vth) när komponenterna stressas i avslaget tillstånd. Mindre känt är effekterna av stress för en avslagen komponent på läckströmmen (IDSS) vid låga påkänningar. I detta arbete har komponenter med varierande läckströmmar utsatts för olika typer av stress, t ex drain-spänning och höjd temperatur under olika långa tider samtidigt som parametrarna RDSon, Vth och IDSS har uppmätts. Det kunde noteras att komponenter med initialt högre läckströmmar hade högre RDSon och Vth innan de utsattes för stress, vilket med hjälp av simuleringar kunde visas bero på högre Al-molfraktion i skiktet under AlxGa1-xN-lagret, alternativt lägre dopning i kanal-lagret. Vid stress (VDS = 900 V) med komponenterna i avslaget tillstånd ökade läckströmmen kortvarigt för att sedan minska, troligtvis beroende på att laddningar omfördelas i lagret under kanal-skiktet. Efter stress sågs inte några större förändringar hos RDSon och Vth , men förändringar syntes på läckströmmen: komponenter med initialt låga läckströmmar visade ökning av läckströmmen efter stress, medan komponenter med initialt höga läckströmmar visade en post-stress minskning av läckström. Detta antas bero på den nämnda omfördelningen av laddningar djupare ner i komponenterna. Mätningar av parasitisk kapacitans visade på en ökning av pre-stress in- och ut-kapacitanserna (Ciss, Coss) samt ”gate-drain”-kapacitansen som funktion av pre-stress läckströmmar. Detta kan möjligtvis förklaras av att en högre andel Al inducerar mer laddningar i kanalen, vilket indikerar att högre Al-molfraktion i skiktet under kanal-lagret är orsaken till många av de effekter som setts. Kapacitansförändringar efter stress förklaras troligen av att laddningarna i detta lager återgår. Till sist noteras också att hög temperatur tydligt reducerade den långa tiden som komponenterna behövde för att återhämta sig. Det var också tydligt att mer mätningar är nödvändiga för att ytterligare säkerställa de uppmätta förändringarna, t ex mätningar av G-ω på icke kapslade chips, skulle kunna öka förståelsen för dessa minneseffekter.