Haihong Qin · Xiaoxue Zheng · Wenlu Wang · Qian Xun · IEEE Transactions on Energy Conversion · 2024年7月

与硅器件相比，氮化镓（GaN）器件更适合在电机驱动应用中实现高开关频率，从而提高功率密度。然而，提高开关频率也会导致额外的开关损耗和较差的总谐波失真（THD）。较小的死区时间可以缓解这些问题，但传统的恒定死区时间设计方法难以在所有负载范围内确保最佳性能。本文针对相臂中的氮化镓高电子迁移率晶体管（HEMT）提出了一种新颖的自适应死区时间控制方法，以同时提高电机驱动的效率和总谐波失真性能。为此，对双脉冲测试电路中氮化镓高电子迁移率晶体管的详细开关过程进行了建模和分析。揭示了死区时间设置的优化原理，考...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于GaN器件的自适应死区时间控制技术具有重要的战略价值。GaN功率器件相比传统Si器件能够实现更高的开关频率，这与我们在光伏逆变器和储能变流器领域追求高功率密度、小型化设计的目标高度契合。 该技术的核心创新在于通过动态调整死区时间来平衡开关损耗与总谐波畸变率（THD...

Sungtaek Hwang · Eun Pyo Hong · Min-Ki Kim · Dong Keun Jang 等5人 · IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology · 2025年9月

与传统的横向配置相比，垂直堆叠式共源共栅氮化镓（GaN）功率器件具有显著的电气优势，包括降低寄生电感、设计紧凑以及功率密度高等。然而，将硅MOSFET直接堆叠在GaN HEMT上方会带来重大的热挑战。本研究确定了三个主要的热问题：芯片之间的相互加热、散热路径受限以及焊料空洞导致的热退化。有限元分析（FEA）模拟表明，由于这些影响，堆叠式设计的峰值温度比横向设计大约高30%。模拟还显示，焊料空洞，尤其是硅MOSFET下方的焊料空洞，会干扰垂直热流并加剧热点的形成。通过使用定制制造的模块在重复开关操...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，该论文揭示的垂直堆叠共源共栅GaN功率模块技术对我们在光伏逆变器和储能系统领域的产品升级具有重要参考价值。垂直堆叠架构能够显著降低寄生电感、提升功率密度，这与我们追求高效率、小型化逆变器的产品路线高度契合，特别是在户用储能和工商业储能系统中，紧凑设计可直接转化为系统成本优势...

Hengyuan Qi · Teng Li · Jingjing Yu · Jiawei Cui 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年2月

增强型（E 型）氮化镓（GaN）p 沟道场效应晶体管（p - FET）的栅极凹槽工艺预计会产生高密度的晶体缺陷；因此，较大的 $\vert {V}_{\text {th}} \vert $ 往往伴随着较差的导通电流（Ion）。为应对这一挑战，在本工作中，开发了一种刻蚀停止工艺，即在 p - GaN 层中插入一层 1.5 纳米厚的 AlN 层，使基于干法刻蚀的栅极凹槽刻蚀在 AlN 层终止。然后使用湿法刻蚀去除凹槽区域的 AlN，从而在干法刻蚀过程中保护栅极沟道表面免受等离子体轰击。所制备的刻蚀停...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项氮化镓（GaN）增强型p-FET的刻蚀停止工艺技术具有重要的战略价值。该技术通过在p-GaN层中插入1.5nm的AlN层作为刻蚀停止层，有效解决了传统栅极凹槽工艺中等离子体轰击导致的晶体缺陷问题，实现了阈值电压与导通电流之间的性能平衡突破。 对于我司的核心业务而言，这...

Junting Chen · Haohao Chen · Yan Cheng · Jiongchong Fang 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年2月

本文提出了一种经济高效的方法，用于抑制肖特基型 p 型氮化镓（GaN）栅高电子迁移率晶体管（HEMT）中漏极偏置引起的阈值电压（ ${V} _{\text {TH}}$ ）不稳定性。所提出的器件在栅极到漏极的访问区域内的介电层上有一个与源极相连的金属层，该金属层起到电压安全带的作用，将从漏极到 p-GaN 区域的电压耦合限制在一个确定的范围内。通过调整所提出结构中的介电层厚度，在漏极电压（ ${V} _{\text {DS}}$ ）为 400 V 时，p-GaN 区域所承受的电压电位被限制在 3...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项p-GaN栅极HEMT器件的阈值电压稳定性改进技术具有重要的战略价值。该技术通过创新的"电压安全带"结构，有效解决了GaN功率器件在高压应用中的核心痛点，这与我们在光伏逆变器和储能变流器领域对高可靠性功率半导体的需求高度契合。 在技术价值层面，该方案展现出三个关键优势...

Seokjun Kim · Daniel C. Shoemaker · Anwarul Karim · Husam Walwil 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2024年12月

基于氮化镓（GaN）的射频（RF）功率放大器凭借其在高频下的大功率处理能力和高功率附加效率，正引领着下一代无线系统的部署。遗憾的是，这种高功率密度运行会导致严重过热，从而缩短其使用寿命并降低效率。因此，准确表征温度上升对于合理设计氮化镓器件和冷却解决方案至关重要。基于光学的测温技术，如拉曼测温法和红外（IR）热成像法，通常用于估算峰值温度上升，但它们受到光学通路、顶部金属化以及深度平均效应的限制。栅极电阻测温法（GRT）提供了一种无需对沟道进行光学访问即可测量温度的替代方法。因此，在这项工作中，...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于GaN HEMT器件热管理测温技术的研究具有重要的战略价值。氮化镓功率器件凭借其高频、高功率密度和高效率特性，正成为我们新一代光伏逆变器和储能变流器的核心功率开关器件。然而，高功率密度运行带来的散热挑战直接影响系统可靠性和使用寿命，这正是制约GaN器件在大功率应用中...

Hui Zhang · Yazhou Dong · Chunyang Bi · Kesen Ding 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年9月

为应对传统太赫兹调制器在功率处理、调制速率和系统集成协同优化方面的技术挑战，本文提出一种工作在140 GHz频段的高功率处理氮化镓（GaN）太赫兹高速片上调制器。该器件采用鳍线双层近场耦合结构，并采用加载GaN肖特基势垒二极管（SBD）的谐振单元设计。通过控制二极管的开关状态，实现了双间隙谐振模式和闭环谐振模式之间的动态切换，在139.4 - 149 GHz频率范围内实现了20 dB的调制深度和6 dB的低插入损耗。此外，通过扩大谐振单元间隙两侧的金属面积，有效降低了电场峰值强度。结合GaN材料...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于氮化镓（GaN）的太赫兹调制器技术虽然主要面向通信领域，但其核心技术特性与我们在功率电子器件领域的发展方向高度契合，具有重要的技术借鉴价值。 首先，该技术对GaN材料的深度应用印证了我们在光伏逆变器和储能变流器中采用GaN功率器件的战略正确性。论文展示的3.3 M...

Manh Tuan Tran · Dai Duong Tran · Kritika Deepak · Gamze Egin Martin 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年10月

氮化镓（GaN）功率半导体被视为下一代高功率牵引逆变器的有前景替代方案，适用于高低压应用场景。为满足数百安培峰值电流需求，并联多个GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）芯片成为提升功率容量与降低损耗的关键设计路径。然而，并联封装结构在动态与静态电流均衡、抗高dv/dt与di/dt干扰能力、栅极驱动可靠性及热管理等方面面临挑战。本文提出一种紧凑型100 V/360 A GaN功率模块，专为绝缘金属基板（IMS）或直接键合铜（DBC）封装设计，具备优异的电气性能、散热能力、低机械应力及成本优势。通过4...

解读: 该GaN并联封装技术对阳光电源低压大电流产品线具有重要应用价值。针对48V储能系统、车载OBC充电机及充电桩等低压大电流场景，文章提出的100V/360A模块设计可直接应用于ST系列储能变流器的DC-DC变换级和新能源汽车产品。其IMS/DBC封装方案解决了并联GaN器件的电流均衡与热管理难题，相比...

作者未知 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2024年11月

为确保高工作可靠性，对氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）的结温和热阻进行研究至关重要。在不同类别的热阻测量方法中，温度敏感电参数（TSEP）法在在线实施、准确性和适用性方面具有独特优势。本文在回顾当前用于GaN HEMT的TSEP方法后，提出了一种基于加热功率调制策略的高精度GaN HEMT热阻测量方法，即谐波脉冲宽度亚阈值（HPWS）法。具体而言，该方法将利用GaN HEMT的亚阈值摆幅（SS）与温度之间的敏感线性相关性，并通过对加热信号调制进行频域扫描，对加热功率信号的关断瞬态进...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于谐波脉宽亚阈值法的GaN HEMT热阻测量技术具有重要的战略价值。作为新能源电力电子设备的核心器件，GaN功率器件已在我司新一代光伏逆变器和储能变流器中逐步应用，其高频、高效、高功率密度的特性显著提升了系统性能。然而，GaN器件的可靠性管理，特别是结温和热阻的精确监...

Jinshui Zhang · Boshuo Wang · Xiaoyang Tian · Angel V. Peterchev 等5人 · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2024年9月

电力电子技术的进步使得实现高功率水平（例如电网中达到吉瓦级）或高输出带宽（例如通信领域中超过兆赫兹）成为可能。然而，要同时实现这两者仍具有挑战性。从高效多通道无线电力传输到前沿的医学和神经科学应用等各种应用，都需要高功率和宽带宽。传统逆变器可以在电网或特定频率范围内实现高功率和高质量，但在达到更高输出频率时会失去其保真度。谐振电路可以产生高输出频率，但带宽较窄。我们通过将氮化镓（GaN）晶体管与模块化级联双 H 桥电路相结合，并采用能够处理典型时序和平衡问题的控制方法，克服了这些硬件挑战。我们开...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项DC至5MHz宽输出带宽高功率高保真变换器技术展现了多个维度的战略价值。该技术突破了传统逆变器在高功率与宽频带之间的固有矛盾，这与我们在光伏逆变器和储能系统领域面临的技术瓶颈高度契合。 首先，该研究采用的GaN（氮化镓）功率器件与模块化级联双H桥拓扑结构，为我们下一代...

Mingen Lv · Jing Xiao · Ming Tao · Yijun Shi 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年6月

本研究对p型氮化镓（GaN）栅高电子迁移率晶体管（HEMT）在高功率微波（HPM）辐照下的电学特性退化行为进行了研究。基于1/f噪声方法对p-GaN栅HEMT在HPM辐照前后进行了陷阱分析。实验结果表明，HPM辐照下p-GaN栅HEMT的阈值电压明显低于未辐照的新器件，亚阈值摆幅大于新器件。栅极漏电流的最大变化量增大了一个数量级。随着HPM功率和辐照时间的增加，p-GaN栅HEMT器件的退化现象愈发严重。1/f噪声测试结果显示，HPM辐照下p-GaN栅HEMT的输入参考平带谱噪声密度增加了一倍。...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于p-GaN栅极HEMT器件在高功率微波辐照下退化机理的研究具有重要的工程应用价值。作为全球领先的光伏逆变器和储能系统供应商，阳光电源的核心产品大量采用GaN基功率器件以实现高效率、高功率密度的电能转换。 该研究揭示的关键问题直接关系到我们产品的可靠性设计。研究发现...

Stefano Savio · Simone Giuffrida · Fabio Mandrile · Fausto Stella 等6人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年8月

燃料电池正日益被视为电动汽车中传统电池组的可行替代方案，尤其适用于对减轻重量和增加续航里程有要求的长途运输。尽管燃料电池具有诸多优势，但其电池堆输出电压较低且随负载变化（通常低于200 V），因此需要使用高效升压直流 - 直流转换器，以达到电动动力系统所需的电压（400 - 800 V）。在此背景下，氮化镓（GaN）技术可实现超过100 kHz的开关频率，使其成为高功率、高密度直流 - 直流转换器的首选技术。本文的主要重点是开发并实施一种先进的数字控制解决方案，该方案适用于以100 kHz开关频...

解读: 该多电平交错GaN DC-DC变换器技术对阳光电源新能源汽车产品线具有重要应用价值。其数字控制策略可直接应用于车载OBC充电机和电机驱动系统的DC-DC变换环节，通过多电平交错拓扑降低电流纹波，提升功率密度。GaN器件的高频开关特性与阳光电源现有SiC/GaN功率器件应用经验高度契合，可优化电驱动系...

Wenhao Zheng · Qingzhi Wu · Zhen Zhao · Ziyu Zhang 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年10月

柔性射频（RF）系统的发展增加了对高功率柔性氮化镓（GaN）放大器的需求。在本文中，提出了一种利用碳化硅（SiC）/聚对二甲苯异质集成衬底的异质集成工艺，用于制造柔性射频GaN功率放大器（PA）。在该制造工艺中，首先在厚度为 $100~\mu $ m的SiC衬底上设计GaN PA，然后在将其粘贴到临时载体上后，将其减薄至约 $\sim 5~\mu $ m。随后，通过化学气相沉积（CVD）将一层厚度为 $25~\mu $ m的聚对二甲苯层直接沉积到SiC衬底上，形成SiC/聚对二甲苯衬底。与纯聚对...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项柔性GaN射频功率放大器技术虽然聚焦于通信领域，但其底层的异质集成工艺和材料创新对我司在功率电子领域的技术演进具有重要参考价值。 该技术采用SiC/Parylene异质集成基板方案，通过将SiC衬底减薄至5微米并与柔性Parylene层结合，在保持柔性的同时显著改善了...

Teng Li · Jingjing Yu · Sihang Liu · Yunhong Lao 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年4月

p型氮化镓（GaN）层中镁（Mg）受主的低电离率是导致增强型（E-mode）GaN p沟道场效应晶体管（p-FET）电流密度较低的关键因素。在本研究中，采用极化增强技术来提高p-GaN沟道的电离率。为实现GaN互补逻辑（CL）电路，制备了高性能的凹槽栅E-mode GaN p-FET。在制备过程中，发现沟道厚度（$t_x$）是影响器件性能指标的关键参数。随着$t_x$减小（即凹槽深度增大），可获得更负的阈值电压（$V_{th}$）；然而，代价是导通电阻（$R_{on}$）增大。沟道厚度$t_x$...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项氮化镓（GaN）互补逻辑电路技术具有显著的战略价值。该研究通过极化增强技术突破了p型GaN器件的电流密度瓶颈，实现了17.7 mA/mm的高电流密度和6.9×10^7的开关比，为GaN功率集成电路（PIC）的商业化应用奠定了重要基础。 对于阳光电源的核心产品线，该技术...

Yanjie He · Zilong Chen · Yukun Zhang · Yudong Wang 等7人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年10月 · Vol.14

本文建立了适用于低温（143K/203K）环境的GaN HEMT开关瞬态解析模型，综合考虑温度依赖的I-V特性、电压相关寄生电容及反向有源区串扰效应。实验验证显示，开通/关断损耗误差分别低于6%/9%，时间误差低于7%/10%，证实其在低温下开关速度提升、损耗降低的机理。

解读: 该模型对阳光电源面向极端环境（如高海拔、极地光伏电站或太空能源系统）的下一代高效功率模块研发具有重要参考价值。尤其可支撑ST系列PCS及PowerTitan储能系统中GaN基双向变换器的低温损耗精准预测与热管理优化；建议在组串式逆变器高频化升级路径中开展GaN HEMT低温工况实测对标，并纳入iSo...

Porous GaN · Journal of Materials Science: Materials in Electronics · 2025年9月 · Vol.36.0

氮化镓（GaN）因其优异的材料特性，被广泛应用于高效光电子器件和高性能电力电子器件的设计中。然而，其广泛应用仍面临若干瓶颈，包括由于全内反射导致的光提取效率低下、晶格失配和热失配引起的应变累积，以及缺陷导致的性能退化等问题。在GaN中引入多孔结构可有效应对这些挑战，通过增强光耦合输出、在外延生长过程中缓解应变、实现量子限域效应并改善热管理性能。本文综述了湿法刻蚀技术的最新进展，特别是电化学刻蚀（EC）、金属辅助化学刻蚀（MacEtch）和光电化学刻蚀（PEC）在调控多孔GaN形貌方面的应用。文章...

解读: 该多孔GaN制备技术对阳光电源功率器件研发具有重要价值。文中电化学蚀刻方法可优化GaN器件的应变管理和热管理性能,直接提升SG系列逆变器和ST储能变流器中GaN功率模块的可靠性。多孔结构实现的应变释放机制可降低器件缺陷密度,提高开关频率和效率;改善的散热特性可增强三电平拓扑和1500V系统的功率密度...

Sneha Singh · Rudra Sankar Dhar · Amit Banerjee · Vinay Gupta · IEEE Access · 2025年4月

基于氮化镓GaN的栅堆叠GS环绕栅场效应管GAA FET因其卓越材料特性如高电子迁移率、宽禁带和优越热稳定性，成为下一代节能电子设备有前途候选。本研究聚焦GaN基GAA FET的直流和交流性能评估，结合高k介电间隔层和源漏欠覆盖工程。直流分析参数如亚阈值斜率、阈值电压、漏电流、泄漏电流和电流比。相比所提2nm技术节点IRDS2025，关态泄漏电流降低约95%、开关比提升约606%。此外，亚阈值摆幅优化约65mV/decade，表明卓越泄漏控制和开关性能。交流分析评估关键品质因数包括跨导、截止频率...

解读: 该GaN器件技术对阳光电源功率半导体研发具有重要参考价值。阳光在储能变流器和光伏逆变器中应用GaN器件追求更高开关频率和更低损耗。该研究的高k介质间隔层和欠覆盖设计可启发阳光GaN功率器件优化，降低寄生电容，提升开关速度103%。在高频应用中，该器件的低亚阈值摆幅（65mV/decade）和高开关比...

Toshiyuki Oishi · Ken Kudar · Yutaro Yamaguchi · Shintaro Shinjo 等7人 · Solid-State Electronics · 2025年12月 · Vol.230

本文通过实验结果与器件仿真相结合的方法，研究了氮化镓高电子迁移率晶体管（GaN HEMTs）在导通状态下低频Y参数随漏极电压的变化特性。利用矢量网络分析仪，在栅极电压为0 V、漏极电压从3 V到30 V、温度范围从室温至120摄氏度的条件下，系统地测量了频率范围为10 Hz至100 MHz的宽带Y参数。在Y22和Y21的虚部（Im）中观察到六个具有峰值的信号。这些峰值被分为两类：一类出现在约5 MHz附近，在阿伦尼乌斯图中呈现负斜率；另一类出现在150 kHz以下，其激活能可通过阿伦尼乌斯图估算...

解读: 该GaN HEMT低频Y参数特性研究对阳光电源功率器件应用具有重要价值。研究揭示的自热效应(5MHz峰)和陷阱效应(150kHz以下峰)机理,可直接应用于EV驱动系统中GaN器件的热管理优化和可靠性设计。通过Y参数频域分析技术,可改进OBC充电机和电机驱动器中GaN开关的动态特性建模,优化三电平拓扑...

Sadeq Ali Qasem Mohammed · Samer Saleh Hakami · Mahmoud Kassas · Mohammad M. Almuhaini · IEEE Access · 2025年4月

电动汽车EV转型的核心在于驱动系统，用电机和电池替代传统内燃机ICE。然而电池限制、能量密度、充电速度、充电基础设施不足、成本和关键材料依赖等问题阻碍EV推广。本文全面综述EV动力系统技术，讨论高效充电系统和高输出功率所需的关键要素。通过采用先进功率电子器件如SiC和GaN、高效功率拓扑、固态电池和硅负极电池、热管理等技术可实现这些目标。文章探讨阻碍EV性能的关键技术挑战及解决方案，明确分类最新动力系统技术、广泛采用的变换器及未来趋势，包括下一代固态电池突破和充电站可及性改善，并提供可再生能源集...

解读: 该综述与阳光电源新能源汽车电驱控产品线高度契合。阳光重点发展SiC和GaN功率器件在车载充电机OBC和电驱系统中的应用，提升功率密度和效率。阳光车载OBC支持快充协议，与文中提到的高功率充电系统一致。该综述强调的热管理技术对阳光电驱产品的可靠性提升有重要参考价值。阳光还可结合光储充一体化方案，将可再...