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基于体相AlN衬底的耐压超过2.7 kV、Baliga优值超过400 MW/cm²的Al₀.₆₅Ga₀.₃₅N沟道HEMT
>2.7 kV Al0.65Ga0.35N Channel HEMT on bulk AlN substrate with >400MW/cm2 Baliga Figure of Merit
Khush Gohel · Swarnav Mukhopadhyay · Rajnin Imran Roya · Surjava Sanyal 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年11月
由于具有出色的临界电场（>10 MV/cm），富铝的铝镓氮（AlGaN）已成为高压电力电子领域一种颇具前景的材料。在本研究中，我们展示了采用钝化和场板技术的高压 Al₀.₆₅Ga₀.₃₅N 沟道晶体管。对于击穿电压大于 2.7 kV 的情况，采用与栅极焊盘相连和与源极焊盘相连的场板，Al₀.₆₅Ga₀.₃₅N 沟道高电子迁移率晶体管（HEMT）实现了接近 400 MW/cm² 的高巴利加品质因数（BFOM）。此外，我们还报道了非钝化的 Al₀.₆₅Ga₀.₃₅N 沟道 HEMT，其击穿电压大于 ...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于高铝组分AlGaN沟道的超高压功率器件技术具有重要的战略价值。该研究展示的Al0.65Ga0.35N HEMT器件实现了超过2.7 kV的击穿电压和高达569 MW/cm²的Baliga品质因数，这一性能指标显著优于现有主流的硅基和碳化硅功率器件，为我们在高压大功率...
采用LPCVD SiN钝化的超薄势垒AlGaN/GaN HEMT以增强高功率应用性能
Enhancing ultra-thin-barrier AlGaN/GaN HEMTs with LPCVD SiN passivation for high-power applications
Jui-Sheng Wua · Chen-Hsi Tsaib · You-Chen Wenga · Edward Yi Chang · Solid-State Electronics · 2025年12月 · Vol.230
摘要 超薄势垒AlGaN/GaN HEMT提供了一种无需栅极刻蚀的解决方案，但存在较高的导通电阻和电流退化问题。在本研究中，制备了具有1 nm GaN盖层和5 nm Al0.22Ga0.78N势垒的超薄势垒AlGaN/GaN异质结构，并在其上沉积了四种不同厚度（50、60、150和220 nm）的LPCVD SiN钝化层，以解决薄势垒结构相关的载流子浓度低的问题。其中，采用220 nm LPCVD-SiN钝化的器件实现了高达907 mA/mm的最大漏极电流（ID,max）和最低的8.9 Ω·mm...
解读: 该超薄势垒GaN HEMT技术对阳光电源功率器件应用具有重要价值。通过LPCVD SiN钝化优化,器件实现907mA/mm高电流密度和8.9Ω·mm超低导通电阻,可直接应用于ST系列PCS和SG逆变器的GaN功率模块设计。超薄势垒结构免栅槽刻蚀的特性可简化工艺、提升可靠性,特别适合三电平拓扑中的高频...
增强型氮化镓单片双向开关，击穿电压超过3.3 kV
Enhancement-Mode GaN Monolithic Bidirectional Switch With Breakdown Voltage Over 3.3 kV
作者未知 · IEEE Electron Device Letters · 2025年2月
本研究展示了一种氮化镓（GaN）增强型单片双向开关（MBDS），其在两种极性下的击穿电压（BV）均高于3.3 kV。该MBDS是在蓝宝石衬底上的双p - GaN栅高电子迁移率晶体管（HEMT）平台上实现的。它采用了一种新颖的双结终端扩展设计来进行电场管理，该设计基于栅极堆叠中的p - GaN层构建，无需外延再生长。这款GaN MBDS在两个方向上均呈现出对称的导通状态特性，阈值电压（$V_{\text {th}}$）为0.6 V，比导通电阻（$R_{\text {on,sp}}$）低至5.6 m...
解读: 从阳光电源中压电力电子产品线的战略角度看，这项3.3kV氮化镓单片双向开关技术具有显著的应用价值。该器件突破了传统双向开关由两个分立器件背靠背组成的架构限制，在双向导通时实现了5.6 mΩ·cm²的超低导通电阻，这一指标已优于分立方案的理论极限，对提升系统效率和功率密度具有实质意义。 在光伏逆变器...
通过结构优化和跨导建模提升AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管中的载流子输运性能
Enhancing carrier transport in AlGaN/GaN HEMTs through structural optimization and transconductance modeling
Hyo-Joung Kima · Walid Amira · Surajit Chakraborty · Ju-Won Shina 等7人 · Solid-State Electronics · 2025年12月 · Vol.230
摘要 在基于GaN的高电子迁移率晶体管（HEMTs）中，二维电子气（2DEG）的载流子输运特性，特别是饱和速度（υ_sat）和有效迁移率（μ_n_eff），是决定器件性能的关键因素。为了提升这些特性，我们进行了结构优化，包括降低Al_xGa_1-xN势垒层中的Al组分以及引入AlGaN背势垒结构。鉴于传统提取方法的局限性，我们采用跨导建模技术以更准确地提取有效迁移率和饱和速度的数值。引入AlGaN背势垒后，有效迁移率提升至748 cm²/V·s。此外，降低Al_xGa_1-xN表面势垒层中的Al...
解读: 该AlGaN/GaN HEMT载流子输运优化技术对阳光电源电动汽车驱动系统及充电桩产品具有重要价值。通过降低AlGaN势垒Al组分和引入背势垒结构,有效迁移率提升至748 cm²/V·s,可显著改善GaN功率器件的开关特性和导通损耗。该跨导建模提取方法为阳光SG系列逆变器和ST储能变流器中GaN器件...
由于栅极空穴注入与复合，p-GaN/AlGaN/GaN HEMT的栅极可靠性增强
Enhanced Gate Reliability of p-GaN/AlGaN/GaN HEMTs Due to Gate Hole Injection and Recombination
Manuel Fregolent · Carlo De Santi · Mirco Boito · Michele Disarò 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年9月
本文深入揭示了在正向栅极应力下，具有p-GaN栅的常关型GaN HEMT器件退化机制，提出并验证了栅极空穴注入与界面复合对器件可靠性的关键作用。研究表明，空穴注入可有效中和栅介质层中的正电荷，抑制阈值电压漂移，同时降低栅极漏电流。通过优化p-GaN层掺杂与界面质量，显著提升了器件在长期应力下的稳定性。该机制为提升GaN基功率器件的栅极可靠性提供了新的理论依据和技术路径。
解读: 该p-GaN栅极可靠性增强机制对阳光电源GaN功率器件应用具有重要价值。在ST系列储能变流器和SG光伏逆变器中，GaN HEMT可实现更高开关频率和功率密度，但栅极可靠性是制约其大规模应用的关键。研究揭示的空穴注入抑制阈值漂移机制，为优化PowerTitan储能系统中GaN器件的长期稳定性提供理论依...
p-GaN HEMT在关态应力后恢复过程中阈值电压不稳定性的研究
Study of Vₜₕ Instability During Recovery After Off-State Stress in p-GaN HEMT
Yi-Huang Chen · Sheng-Yao Chou · Ming-Chen Chen · Ting-Chang Chang 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年10月
本研究对 p - GaN 栅极 AlGaN/GaN 高电子迁移率晶体管（HEMT）在关态应力（OSS）下的阈值电压（ ${\mathrm{V}}_{\mathbf {\text {th}}}$ ）不稳定性进行了研究。在应力施加过程中， ${\mathrm{V}}_{\mathbf {\text {th}}}$ 呈现出轻微的正漂移；然而，在恢复阶段的前 5 秒内会出现更明显的正漂移。同时，还分析了关态应力下栅极泄漏电流（ ${\mathrm{I}}_{\mathbf {\text {g}}}$ ）...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于p-GaN HEMT器件阈值电压稳定性的研究具有重要的战略意义。GaN基功率器件因其高频、高效、高功率密度特性，正成为下一代光伏逆变器和储能变流器的核心技术方向，直接关系到我们产品的转换效率、功率密度和系统可靠性提升。 该研究揭示了p-GaN HEMT在关断应力下...
具有高梯度阶梯式碳掺杂缓冲层的GaN-on-GaN HEMT实现15.1 W/mm功率密度
15.1 W/mm Power Density GaN-on-GaN HEMT With High-Gradient Stepped-C Doped Buffer
作者未知 · IEEE Electron Device Letters · 2024年12月
在本研究中，我们首次提出了一种用于氮化镓（GaN）基氮化镓结构的高梯度（HG）阶梯式碳（阶梯式 - C）掺杂缓冲层设计，以提升器件的射频性能。该设计不仅避免了铁拖尾效应对二维电子气（2DEG）的影响，还能有效减轻再生长界面处硅杂质导致的界面传导损耗。最重要的是，HG 阶梯式 - C 缓冲层设计显著缓解了与高浓度碳相关的俘获效应。采用 HG 阶梯式 - C 缓冲层的 GaN 基氮化镓高电子迁移率晶体管（HEMT）实现了 249 V 的击穿电压，319 mS/mm 的峰值跨导（ ${g}_{\tex...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项GaN-on-GaN HEMT技术展现出显著的战略价值。该技术通过创新的高梯度阶梯式碳掺杂缓冲层设计，实现了15.1 W/mm的业界领先功率密度和57.2%的功率附加效率，这些性能指标直接契合我们在光伏逆变器和储能变流器领域对高功率密度、高效率功率器件的核心需求。 对...
基于p型NiO/SiO2结三栅结构的2.7 kV E型多通道GaN-on-Si器件
2.7 kV E-Mode Multichannel GaN-on-Si Based on p-Type NiO/SiO2 Junction Tri-Gate
Amirhossein Esteghamat · Zheng Hao · Mohammad Rezaei · Walid El Huni 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年9月
在这项工作中，基于 p 型 NiO/SiO₂ 作为栅堆叠结构，展示了一种增强型（E 模式）多通道高电子迁移率晶体管（HEMT），以形成结型三栅结构。NiO 提供了高空穴浓度（≈10¹⁹ cm⁻³），导致栅极下方多个二维电子气（2DEG）通道中的电子被有效耗尽。一层薄的 SiO₂ 层充当牺牲层，防止在沉积 NiO 过程中鳍片受损。因此，与仅使用 SiO₂ 相比，使用尺寸大 3 倍的三栅鳍片可实现 E 模式操作，阈值电压（Vₜₕ）为 0.7 V（在 1 μA/mm 时），阈值电压迟滞可忽略不计（ΔV...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项2.7kV增强型多沟道GaN功率器件技术展现出显著的应用价值。该技术采用p型NiO/SiO2结型三栅结构，成功实现了0.7V的正阈值电压和极低的阈值漂移（0.05V），这对于光伏逆变器和储能变流器的安全可靠运行至关重要，可有效避免误导通风险。 技术性能方面，器件在20...
采用SiNx/AlN介质叠层的全凹槽型常关GaN MIS-HEMT器件稳定性提升
Improved Stability of Fully Recessed Normally-Off GaN MIS-HEMTs With SiNx/AlN Dielectric Stack
Yu Li · Guohao Yu · Ang Li · Haochen Zhang 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年7月
本研究对采用低压化学气相沉积（LPCVD）-氮化硅（SiNx）/原子层沉积（ALD）-氮化铝（AlN）或等离子体增强原子层沉积（PEALD）-二氧化硅（SiO₂）/ALD - AlN 介质叠层的氮化镓（GaN）金属 - 绝缘体 - 半导体高电子迁移率晶体管（MIS - HEMT）进行了对比研究。与 SiO₂/AlN MIS - HEMT 的阈值电压漂移（$\Delta {V}_{\text {TH}}$）为 2.0 V 相比，SiNx/AlN MIS - HEMT 在 150 °C 下表现出最小...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于常关型GaN MIS-HEMT器件的研究具有重要的战略价值。该研究通过采用LPCVD-SiNx/ALD-AlN介质堆栈方案，显著提升了器件的阈值电压稳定性，这直接关系到我们光伏逆变器和储能变流器的核心竞争力。 在技术价值层面，该器件在150°C高温下仅产生-0.2...
原位生长SiNx在AlN/GaN高电子迁移率晶体管欧姆接触形成中的作用
Role of in-situ SiNx in ohmic contact realization in AlN/GaN HEMTs
Manoj Saxena · Journal of Materials Science: Materials in Electronics · 2025年7月 · Vol.36.0
本研究探讨了在用于高频应用的AlN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMTs）上原位生长的氮化硅（SiNx）层中欧姆接触的形成与优化。采用标准的Ti/Al/Ni/Au金属体系，获得的接触电阻（RC）为0.14 Ω·mm，方块电阻（RSH）为629 Ω/□，比接触电阻为1.2 × 10−6 Ω·cm2。高温退火过程中，Ti金属与下方的SiNx层发生界面反应，生成钛硅化物（TixSiy）复合物和氮化钛（TiN）。接触退火在氮气氛围中通过快速热退火（RTP）工艺完成，实验发现800 °C下退火60秒可获得...
解读: 该AlN/GaN HEMT欧姆接触优化技术对阳光电源功率器件应用具有重要价值。研究实现的0.14Ω·mm接触电阻和340mS/mm峰值跨导,可显著降低SG系列光伏逆变器和ST储能变流器中GaN功率开关的导通损耗。原位SiNx层与Ti/Al金属化方案形成的低阻接触,适用于三电平拓扑和高频开关场景。80...
负栅压关态下p-GaN HEMT重离子辐照硬度的实验研究
Experimental Study of Heavy Ion Irradiation Hardness for p-GaN HEMTs Under Off-State With Negative Gate Voltage
Xintong Xie · Shuxiang Sun · Jingyu Shen · Renkuan Liu 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年5月
本研究首次证明，关态时施加负栅极电压（ ${V} _{\text {GS}}$ ）可提高 100 V 增强型 p 型氮化镓高电子迁移率晶体管（E - mode p - GaN HEMTs）的单粒子效应（SEE）抗扰度。当受到线性能量转移为 78.40 MeV/（mg/cm²）的钽离子辐照时，与施加零 ${V} _{\text {GS}}$ 相比，施加负 ${V} _{\text {GS}}$ 可显著降低辐照期间的单粒子瞬态（SET）电流峰值。此外，负 ${V} _{\text {GS}}$ 可抑...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于p-GaN HEMT器件抗辐射加固技术的研究具有重要的战略参考价值。GaN基功率器件因其高频、高效、高功率密度特性，正逐步成为光伏逆变器和储能变流器等核心产品的关键技术方向。 该研究首次验证了在关断状态下施加负栅压可显著提升p-GaN HEMT的抗单粒子效应能力，...
考虑速度饱和效应的基于物理的非线性电容模型
Physics-Based Nonlinear Capacitance Model Considering Velocity Saturation Effect
Shuman Mao · Xiang Su · Ruimin Xu · Bo Yan 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年6月
准确建模非线性电容对于基于物理的氮化镓高电子迁移率晶体管（HEMT）紧凑模型至关重要。对于传统方法而言，由于缺乏有效的边界电势模型，在非线性电容模型中往往难以实现电子速度饱和效应（VSE）的物理建模。本文基于准物理区域划分（QPZD）模型理论，提出了一种改进的电容建模方法，该方法将漂移 - 扩散区域内的速度饱和效应纳入其中。首先，推导了一个由速度饱和效应引起的沟道饱和区的偏置相关等效长度模型。然后将该模型集成到边界电势计算中，以充分考虑速度饱和效应。接着，通过在有效栅长模型和积分边界中全面考虑速...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项针对GaN HEMT器件非线性电容建模的研究具有重要的战略意义。氮化镓（GaN）功率器件凭借其高开关频率、低导通电阻和优异的热性能，正成为光伏逆变器和储能变流器等核心产品的关键技术方向。 该研究提出的基于速度饱和效应（VSE）的物理建模方法，通过准物理区域划分（QPZ...
具有AlN插入层的新型增强型p沟道GaN MOSFET
Novel Enhancement-Mode p-Channel GaN MOSFETs With an AlN Insert Layer
Hai Huang · Maolin Pan · Qiang Wang · Xinling Xie 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年2月
在本研究中，在专为 p - GaN 高电子迁移率晶体管（HEMT）设计的商用 GaN 晶圆上展示了一款增强型（E 型）p 沟道 GaN 金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（p - MOSFET），其最大导通态电流（ ${I}_{\text {ON}}$ ）密度为 10.5 mA/mm，阈值电压（ ${V}_{\text {TH}}$ ）为 - 2.45 V， ${I}_{\text {ON}}/{I}_{\text {OFF}}$ 比为 $10^{{8}}$ 。此外，我们提出了一种新型 E...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于AlN插入层的增强型p沟道GaN MOSFET技术具有重要的战略意义。当前我们的光伏逆变器和储能变流器主要采用n沟道功率器件，而该技术突破为实现GaN基互补金属氧化物半导体（CMOS）架构提供了关键的p沟道器件解决方案。 该技术的核心价值在于显著改善的器件性能参数...
GaN半桥短路耐受性分析的增强行为建模
Enhanced Behavioral Modeling for GaN Half-Bridge Short-Circuit Analysis
Simone Palazzo · Thiago Pereira · Yoann Pascal · Giovanni Busatto 等5人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年5月
氮化镓(GaN)晶体管因高功率密度和高效率在工业和汽车应用中日益流行,但可靠性和鲁棒性仍限制其广泛采用。短路(SC)鲁棒性已被广泛实验研究,但GaN HEMT短路条件运行仿真因缺乏准确模型描述漏电流崩塌和栅漏电流增加等主要现象而受限。本文提出650V/60A GaN HEMT漏极和栅极电流行为模型,集成到LTSpice制造商模型中。所提模型在GaN半桥短路期间确定漏极和栅极电流的精度显著提高,适用于其他650V GaN HEMT,成为仿真器件和设计有效短路保护电路的可靠工具。
解读: 该GaN短路建模技术对阳光电源GaN器件应用和保护电路设计有重要参考价值。行为模型可应用于ST储能变流器和SG光伏逆变器的GaN功率模块短路仿真,优化保护电路设计并提高可靠性。该技术对工商业光伏系统GaN逆变器的短路耐受性评估有指导意义。精确的短路模型对阳光电源GaN产品线的可靠性设计和测试验证有实...
利用斜极场板调控GaN HEMT中的自加热效应
Modulating Self-Heating Effects in GaN HEMTs Using Slant Field Plate
Zheng-Lai Tang · Yang Shen · Bing-Yang Cao · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年3月
电子设备中的自热效应会导致局部热点，对其性能和可靠性产生不利影响，在氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）等高功率密度器件中尤为明显。除了增强散热外，通过结构设计减少热量产生可以有效调节自热效应。本研究基于漂移 - 扩散模型，利用电热模拟方法研究了非对称倾斜场板（FP）对GaN HEMTs自热效应的调节作用。此外，采用蒙特卡罗（MC）模拟方法研究了在非傅里叶热传导条件下，倾斜场板对声子弹道输运的影响。结果表明，倾斜场板使电位分布更加平滑，降低了沟道中的最大电场强度，从而降低了最大发热密度...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于GaN HEMT器件自热效应调控的研究具有重要的战略意义。GaN功率器件凭借其高频、高效、高功率密度的特性，已成为我们新一代光伏逆变器和储能变流器的核心技术方向。然而，自热效应导致的局部热点一直是制约GaN器件在大功率应用中可靠性的关键瓶颈。 该研究提出的倾斜场板...
用于6.78 MHz无线电力传输系统的高速体二极管导通检测电路与自适应同步整流控制
High-Speed Body-Diode Conduction Detection Circuit for 6.78 MHz WPT Systems with Adaptive Synchronous Rectification Control
Lei Zhu · Laili Wang · Chenxu Zhao · Xiaohui Lu 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年6月
工作在兆赫兹（MHz）频段的无线电力传输（WPT）系统因具备高效率和小体积优势而受到广泛关注。为提升效率，常采用同步整流（SR）技术以降低传统二极管的导通损耗。然而，在MHz频段实现同步整流仍面临检测带宽不足、传播延迟及高频振荡等挑战。本文提出一种高速体二极管导通（BDC）检测电路及周期自适应同步整流控制（ACSRC）策略，专为6.78 MHz WPT系统设计。该BDC检测电路结合阻断二极管、反向串联齐纳二极管与快速恢复支路，有效加速检测并抑制电压尖峰。同时引入软件定义采样窗口，确保在高频振荡下...
解读: 该高速同步整流技术对阳光电源车载OBC充电机和无线充电产品线具有重要应用价值。文中提出的GaN HEMT体二极管导通检测电路与自适应控制策略，可直接应用于阳光电源新能源汽车业务中的高频DC-DC变换器设计。通过实现ZVS/ZCS软开关，轻载效率提升8.72%，这对提升车载充电系统待机能耗和宽负载效率...
AlGaN/GaN HEMT器件中电学与光学测温技术的对比分析
A Comparative Analysis of Electrical and Optical Thermometry Techniques for AlGaN/GaN HEMTs
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...
中子辐照对GaN高电子迁移率晶体管重离子诱导漏电流退化影响的研究
Study on the Influence of Neutron Irradiation on Heavy-Ion-Induced Leakage Degradation in GaN HEMTs
Weixiang Zhou · Dongping Yang · Yuanyuan Xue · Rongxing Cao 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年6月
本研究探究了中子辐照对 p - GaN 栅高电子迁移率晶体管（HEMT）中重离子诱发的泄漏退化的影响。进行了不同能量的中子辐照实验，结果显示阈值电压（ ${V}_{\text {TH}}$ ）正向漂移，输出饱和漏极电流（ ${I}_{\text {DS}}$ ）减小。随后进行了钽离子辐照实验，以研究辐照过程中的泄漏电流退化情况。我们观察到，与未进行中子辐照的器件相比，预先经过中子辐照的器件在重离子辐照期间的泄漏退化较弱，这表明中子辐照对重离子诱发的泄漏退化具有抑制作用。利用技术计算机辅助设计（T...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于GaN HEMT器件抗辐射性能的研究具有重要的战略参考价值。GaN功率器件因其高频、高效、高功率密度特性，已成为我们新一代光伏逆变器和储能变流器的核心技术方向，但其在极端环境下的可靠性一直是工程应用的关键考量。 该研究揭示的中子辐照对重离子诱导漏电退化的抑制效应，...
封闭式自然对流PFC-LLC氮化镓变换器中系统级热性能与功率密度的综合优化
Comprehensive System-Level Thermal Performance and Power Density Optimization in Enclosed Natural Convection PFC-LLC GaN Converters
Rahil Samani · Ignacio Galiano Zurbriggen · Ruoyu Hou · Juncheng Lu 等5人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年1月
氮化镓增强型高电子迁移率晶体管（e - HEMT）在将效率提升至可能的极致方面表现卓越。随着功率密度按需增加且效率趋近饱和点，对半导体可靠性和热管理的担忧也日益加剧。本文聚焦于基于氮化镓的两级功率因数校正（PFC） - LLC 变换器，这是自然冷却消费电子产品中常见的一种拓扑结构，并探索解决其热瓶颈问题的方案。本文提出了一种平衡热网络，该网络通过精确的与温度相关的损耗表征将热域和电域相互连接而建立。然后将这些损耗模型应用于功率变换器的热网络中。此外，主要在元件级研究中发展起来的热耦合概念被拓展到...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于GaN器件的PFC-LLC变换器热管理优化技术具有重要的战略价值。该研究针对自然冷却条件下的功率变换系统，提出了系统级热-电耦合网络模型和多目标优化框架，这与我司在光伏逆变器和储能变流器产品中追求高功率密度、高可靠性的技术路线高度契合。 GaN器件的应用是我司下一...
一种用于大电流低电压牵引逆变器应用的并联封装高性能氮化镓功率模块
A High-Performance GaN Power Module With Parallel Packaging for High-Current and Low-Voltage Traction Inverter Applications
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...
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