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p-GaN HEMT与反并联横向整流器的单片集成以降低负阻效应
Monolithic Integration of p-GaN HEMT With Antiparallel Lateral Rectifier to Reduce the Negative Resistance Effect
Yufei Tian · Ruiyan Pan · Lingyan Shen · Xuetong Zhou 等10人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年5月
p-GaN HEMT在桥式拓扑中常作为续流管使用，但在死区时间内易出现漏源电压与栅极电压振荡，引发电磁干扰。本文提出了一种单片集成反并联横向整流器的方法，有效抑制了p-GaN HEMT在死区期间的负阻效应及相关振荡问题。
解读: 该研究针对宽禁带半导体GaN器件在桥式拓扑中的高频振荡问题，提出了单片集成解决方案，对阳光电源的组串式逆变器及户用光伏逆变器的高频化设计具有重要参考价值。随着阳光电源产品向更高功率密度和更高开关频率演进，GaN器件的应用日益广泛。该技术能有效降低电磁干扰（EMI），提升系统可靠性，建议研发团队关注该...
一种具有动态振铃抑制功能的GaN功率HEMT智能栅极驱动IC
A Smart Gate Driver IC for GaN Power HEMTs With Dynamic Ringing Suppression
Wei Jia Zhang · Jingshu Yu · Wen Tao Cui · Yahui Leng 等10人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年12月
传统的GaN功率晶体管栅极驱动方案依赖外部控制器和分立元件，导致系统复杂且寄生参数增加。本文提出一种集成化智能栅极驱动IC，通过分段输出级和动态驱动技术，有效抑制开关过程中的振铃现象，优化GaN器件的高频开关性能，提升功率密度与可靠性。
解读: GaN作为宽禁带半导体，在提升阳光电源户用光伏逆变器及微型逆变器功率密度方面具有巨大潜力。该智能驱动IC通过集成化设计抑制振铃，能有效解决高频开关下的EMI问题，降低对复杂外围电路的依赖。建议研发团队关注该技术在下一代高频、高效率户用逆变器及小型化充电桩中的应用，以进一步缩小产品体积并提升转换效率，...
变频及漏源偏置应力下p-GaN HEMT输出电容提取方法
Output Capacitance Extraction of p-GaN HEMTs Under Multi Pulse Switching Across Variable Frequencies and Drain-Bias Stress
Xinzhi Liu · Junting Chen · Shanshan Wang · Sijiang Wu 等9人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 预计 2026年6月
本文提出了一种在多脉冲开关条件下提取200V肖特基p-GaN HEMT输出电容（COSS）的方法。通过栅源短路配置，在开关瞬态期间捕获CGD和CDS。为减少振荡，设计了低寄生电感的四层PCB，并分析了不同频率和偏置电压下的电容特性。
解读: GaN作为宽禁带半导体，在阳光电源的户用光伏逆变器及小型化充电桩产品中具有提升功率密度和转换效率的巨大潜力。本文提出的COSS精确提取方法，有助于优化高频开关下的损耗模型，对提升阳光电源下一代高频化、小型化逆变器及充电桩的驱动电路设计及EMI抑制具有重要参考价值。建议研发团队在后续高频功率模块设计中...
基于电路法的P-Gate GaN HEMT栅极鲁棒性与可靠性评估
Gate Robustness and Reliability of P-Gate GaN HEMT Evaluated by a Circuit Method
Bixuan Wang · Ruizhe Zhang · Qihao Song · Hengyu Wang 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年5月
针对GaN SP-HEMT栅极过压裕度小的问题，现有直流偏置或脉冲I-V测试方法难以模拟实际变换器中的栅极电压过冲。本文提出了一种新的电路评估方法，能够更真实地反映实际工况下的栅极可靠性。
解读: 随着阳光电源在户用光伏逆变器及小型化充电桩产品中对高功率密度要求的提升，GaN器件的应用成为趋势。该文章提出的电路级栅极可靠性评估方法，能够有效指导研发团队在设计阶段规避GaN器件在复杂开关瞬态下的失效风险。建议在组串式逆变器的高频功率级设计中引入该评估方法，以优化驱动电路设计，提升产品在极端工况下...
p-GaN栅极功率HEMT开关运行下动态关断漏电流的物理经验模型
A Physics-Based Empirical Model of Dynamic IOFF Under Switching Operation in p-GaN Gate Power HEMTs
Yuru Wang · Tao Chen · Mengyuan Hua · Jin Wei 等9人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年9月
本文基于物理机制，建立了p-GaN栅极高电子迁移率晶体管（HEMT）在开关运行下动态关断漏电流（IOFF）的经验模型。模型综合考虑了开关频率、占空比、关断延迟时间、栅极驱动电压及温度等关键运行条件对漏电流的影响。
解读: 随着阳光电源在户用光伏逆变器及小型化充电桩产品中对高功率密度要求的提升，GaN器件的应用前景广阔。该模型揭示了p-GaN HEMT在动态开关过程中的漏电流演变规律，对于优化逆变器及充电桩的驱动电路设计、提升系统效率及热管理水平具有重要指导意义。建议研发团队在下一代高频化、小型化功率模块设计中，引入该...
一种具有单片负驱动电压能力和数字电流模式控制器的耗尽型GaN HEMT双模驱动IC
A Dual-Mode Driver IC With Monolithic Negative Drive-Voltage Capability and Digital Current-Mode Controller for Depletion-Mode GaN HEMT
Yue Wen · Matthias Rose · Ryan Fernandes · Ralf Van Otten 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年1月
本文提出了一种针对耗尽型氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）的驱动与控制集成电路。该双模驱动器可配置为共源共栅（CD）或HEMT直驱（HD）模式。在CD模式下，通过驱动低压DMOS实现高速常闭操作，并提出了一种有源钳位电路以防止DMOS击穿。
解读: 随着阳光电源在户用光伏逆变器和微型逆变器领域对高功率密度和高效率的追求，GaN器件的应用已成为技术迭代的关键。该研究提出的双模驱动IC能够有效解决耗尽型GaN的驱动难题，提升开关频率并降低损耗。建议研发团队关注该驱动技术在阳光电源户用组串式逆变器及小型化充电桩中的应用潜力，特别是其在提升系统整体效率...
最大化650V p-GaN栅极HEMT性能：动态导通电阻表征与电路设计考量
Maximizing the Performance of 650-V p-GaN Gate HEMTs: Dynamic RON Characterization and Circuit Design Considerations
Hanxing Wang · Jin Wei · Ruiliang Xie · Cheng Liu 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年7月
本文系统表征了650V/13A增强型p-GaN栅极功率晶体管。重点评估了静态与动态（开关）条件下的导通电阻（RON）和阈值电压（VTH）。研究发现动态RON对栅极驱动电压（VGS）的依赖性与静态RON存在显著差异，为高频高效电力电子变换器的设计提供了关键参考。
解读: 随着阳光电源在户用光伏逆变器及小型化储能系统（如PowerStack）中对高功率密度和高效率的需求日益增加，GaN器件的应用已成为技术演进的关键。本文对650V p-GaN器件动态RON的深入表征，直接指导了高频开关电路的设计与驱动优化，有助于降低逆变器损耗并缩小体积。建议研发团队在下一代高频组串式...
将动态阈值电压纳入肖特基型p-GaN栅极功率HEMT的SPICE模型
Incorporating the Dynamic Threshold Voltage Into the SPICE Model of Schottky-Type p-GaN Gate Power HEMTs
Han Xu · Jin Wei · Ruiliang Xie · Zheyang Zheng 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年5月
本文研究了增强型肖特基型p-GaN栅极HEMT的阈值电压（VTH）对漏极偏置的依赖性。研究发现，器件从高漏压关断状态切换至导通状态时，所需的栅极电压高于静态特性预期。文章揭示了这种动态VTH现象的物理机制，并将其纳入SPICE模型以提高仿真精度。
解读: 随着阳光电源在户用光伏逆变器及小型化储能产品中对高功率密度要求的提升，GaN器件的应用前景广阔。该研究提出的动态阈值电压SPICE模型，能够显著提升电路仿真在宽禁带半导体应用中的准确性，避免因模型偏差导致的驱动电路设计失效。建议研发团队在开发下一代高频、高效率组串式逆变器及微型逆变器时，引入该动态模...
基于双栅器件技术的p-GaN功率HEMT单片集成双向栅极ESD保护方案
Monolithically Integrated Bidirectional Gate ESD Protection Scheme of p-GaN Power HEMT by Dual-Gate Device Technology
Yanfeng Ma · Sheng Li · Mingfei Li · Weihao Lu 等12人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年2月
本文提出了一种用于p-GaN功率高电子迁移率晶体管（HEMT）的单片集成双向栅极静电放电（ESD）保护方案。设计采用双栅HEMT作为放电管，在几乎不牺牲器件性能的前提下，将正向/反向传输线脉冲失效电流从0.156 A/0.08 A显著提升至1.36 A/5.26 A。
解读: 随着阳光电源在户用光伏逆变器及微型逆变器领域对高功率密度和高效率的追求，GaN器件的应用日益广泛。该研究提出的单片集成ESD保护方案有效解决了GaN器件栅极脆弱的痛点，显著提升了器件在复杂工况下的静电耐受能力和可靠性。建议研发团队关注该双栅结构在提升功率模块鲁棒性方面的潜力，特别是在高频化、小型化的...
利用GaN/Si混合开关抑制动态导通电阻以提升Buck变换器效率
Enhancing Buck Converter Efficiency by Using GaN/Si Hybrid Switches to Suppress Dynamic On-State Resistance
Gaoqiang Deng · Xihao Bi · Jingyu Shen · Renkuan Liu 等12人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年10月
本文证明了采用GaN/Si混合开关的Buck变换器比同规格纯GaN开关具有更高的转换效率。通过将并联GaN HEMT中的一个替换为同电压等级但电阻稍高的Si超结MOSFET，可显著降低总导通损耗并抑制动态导通电阻效应。
解读: 该技术对阳光电源的户用光伏逆变器及小型储能PCS产品具有重要参考价值。在追求高功率密度和高效率的趋势下，GaN器件的动态导通电阻（Current Collapse）一直是限制其在功率变换中应用的关键痛点。通过GaN/Si混合拓扑，可以在不显著增加成本的前提下，优化变换器在不同负载下的效率表现。建议研...
一种用于1kV输入1MHz GaN LLC变换器同步整流的无传感器模型驱动方案
A Sensorless Model-Based Digital Driving Scheme for Synchronous Rectification in 1-kV Input 1-MHz GaN LLC Converters
Xinyi Zhu · Haoran Li · Zhiliang Zhang · Zhibin Li 等9人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年7月
针对1kV高压输入、1MHz高频工作的GaN LLC变换器，eGaN HEMT极快的开关速度导致dv/dt高达200kV/μs，给同步整流（SR）带来严峻挑战。本文提出一种基于模型的无传感器SR驱动方案，旨在优化稳态效率及互补控制性能。
解读: 该技术对阳光电源的组串式逆变器及储能系统（如PowerTitan/PowerStack）的DC-DC变换环节具有重要参考价值。随着光伏与储能系统向高压化（1500V系统）、高功率密度方向发展，LLC变换器的高频化是提升效率的关键。GaN器件在高压高频下的同步整流驱动挑战，直接影响变换器的损耗控制。建...
通过双栅结构提升AlGaN/GaN HEMT的线性度以用于射频放大器应用
Enhanced linearity of AlGaN/GaN HEMTs via dual-gate configuration for RF amplifier applications
Haowen Guo · Wenbo Ye · Junmin Zhou · Yitian Gu 等6人 · Solid-State Electronics · 2025年8月 · Vol.227
摘要 本研究探讨了GaN双栅高电子迁移率晶体管（HEMT）在射频线性度方面的性能，重点分析其双音互调特性。采用双栅结构旨在通过降低反馈电容来改善线性度性能，反馈电容降至41.8 fF/mm，与传统的单栅HEMT相比降低了73%。该双栅器件在2.1 GHz频率下实现了23.5 dB的小信号增益，且该增益不随直流栅极偏置电压V_B的变化而改变。通过提高V_B可有效抑制互调失真，在漏极电压为20 V、V_B为3 V时，器件的输出三阶交调截点（OIP3）达到最高的30.1 dBm。此外，在V_DS为5 ...
解读: 该双栅极GaN HEMT技术通过降低73%反馈电容实现OIP3达30.1dBm的高线性度,对阳光电源功率器件应用具有重要价值。可应用于SG系列逆变器的GaN功率模块设计,降低谐波失真提升并网电能质量;适用于充电桩高频开关电源,减少EMI干扰;在ST储能变流器三电平拓扑中,双栅极结构可优化GaN器件开...
高温高频关态应力对AlGaN/GaN HEMT器件陷阱演化的影响
Effect of the High-Temperature and High-Frequency Off-State Stresses on the Evolution of Traps in AlGaN/GaN HEMTs
Fengyi Li · Juan Xue · Xu Hou · Aoran Fan 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年10月
本文通过光电联合测量技术，研究了器件陷阱在高温、高频关态电应力下的演变过程及其精确位置。瞬态电流分析揭示了四种不同类型陷阱的存在。具有微秒级时间常数的陷阱在高温应力下呈现出显著的演变。高温条件还会导致表面态陷阱出现预填充现象，从而使器件的开态电流持续减小。实验结果将有助于优化器件性能。
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于GaN HEMT器件陷阱演化机制的研究具有重要的战略意义。GaN功率器件凭借其高开关频率、低损耗特性，已成为我们新一代光伏逆变器和储能变流器的核心技术路径。该研究通过光电联合测量技术揭示了器件在高温高频断态应力下的陷阱演化规律，直接关系到产品的长期可靠性。 研究发...
具有纳秒级开关特性和鲁棒过压能力的1.2 kV/25 A增强型P-N结/AlGaN/GaN HEMT
1.2 kV/25 A Normally off P-N Junction/AlGaN/GaN HEMTs With Nanosecond Switching Characteristics and Robust Overvoltage Capability
Feng Zhou · Weizong Xu · Fangfang Ren · Yuanyang Xia 等10人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年1月
本文提出了一种基于P-N结栅极结构的1.2 kV/25 A增强型GaN HEMT。该器件具备18.2 V的栅极击穿电压和1.7 V的正阈值电压，提供了宽广的栅极偏置窗口。实验表明，该器件在10 V栅极驱动电压下表现出优异的纳秒级开关特性和极强的过压耐受能力，为高压功率转换应用提供了新方案。
解读: 该技术对阳光电源的功率电子产品线具有重要意义。1.2 kV/25 A的增强型GaN器件在高频化、小型化方面优势显著，特别适用于户用光伏逆变器及小型化储能变流器（PCS）的功率级设计。其高栅极击穿电压提升了驱动电路的可靠性，有助于降低系统损耗并提高功率密度。建议研发团队关注该器件在高频DC-DC变换器...
基于碳化硅、硅和蓝宝石衬底的氮化镓高电子迁移率晶体管的最大、有效和平均热阻
Maximum, effective, and average thermal resistance for GaN-based HEMTs on SiC, Si and sapphire substrates
Kaushik Shivanand Powar · Venkata Komalesh Tadepalli · Vaidehi Vijay Painter · Raphael Sommet 等6人 · Solid-State Electronics · 2025年8月 · Vol.227
摘要 本文采用TCAD仿真方法，报道了在碳化硅（SiC）、硅（Si）和蓝宝石衬底上的AlGaN/GaN和InAlN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMTs）的最大、有效和平均热阻（RTH）。在验证了仿真的I-V特性之后，通过自加热（SH）引起的沟道温度升高（ΔT）随耗散功率（PD）变化的关系曲线提取热阻RTH。最大热阻（RTHmax）决定了HEMT在较高功耗下的可靠性，因此提取了沟道峰值温度（Tmax）。将仿真的ΔTmax-PD曲线与文献中每种HEMT结构的结果进行了比较。所估算的RTHmax与已...
解读: 该GaN HEMT热阻分析技术对阳光电源功率器件应用具有重要价值。研究揭示SiC基底GaN器件具有最优热管理性能,可指导SG系列光伏逆变器和ST储能PCS的功率模块设计优化。通过精确区分最大、有效和平均热阻,能提升三电平拓扑中GaN/SiC器件的可靠性评估精度,优化散热设计裕量。该TCAD仿真方法可...
基于体AlN衬底的PECVD SiN钝化硅δ掺杂AlN/GaN/AlN赝配高电子迁移率晶体管在10 GHz下实现4.22 W/mm
4.2 W/mm at 10 GHz in Silicon Delta-Doped AlN/GaN/AlN Pseudomorphic HEMTs With PECVD SiN Passivation
Eungkyun Kim · Yu-Hsin Chen · Keisuke Shinohara · Thai-Son Nguyen 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年10月
我们展示了在块状 AlN 衬底上制备的 AlN/GaN/AlN 赝配高电子迁移率晶体管（pHEMT），该晶体管在 20 纳米 GaN 沟道底部附近采用了硅 $\delta$ 掺杂。我们近期关于外延生长和低场输运的研究表明，与未掺杂的同类结构相比，在赝配 AlN/GaN/AlN 异质结构中进行 $\delta$ 掺杂可提高电子迁移率和二维电子气密度，同时保留了薄 GaN 沟道的优势。在这项工作中，我们展示了采用等离子体增强化学气相沉积（PECVD）SiN 钝化的这些 pHEMT 的直流和射频特性，...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于AlN衬底的氮化镓高电子迁移率晶体管（HEMT）技术展现出显著的功率器件性能提升潜力。该研究通过硅δ掺杂技术在20纳米GaN沟道中实现了4.2 W/mm的功率密度和41.5%的功率附加效率，这对我们在光伏逆变器和储能变流器等核心产品的功率转换效率提升具有重要参考价值...
不同偏置条件下AlGaN/GaN HEMT的单粒子效应
Single-Event Effects of AlGaN/GaN HEMTs Under Different Biases
Ling Lv · Changjuan Guo · Muhan Xing · Xuefeng Zheng 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年3月
本文从实验和TCAD仿真两方面系统研究了AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）器件在关态、半开态和开态下的单粒子效应（SEEs）。实验结果表明，重离子辐射对处于关态的器件造成的损伤最为严重。随着漏源电压的增加，可观察到单粒子效应引发的无损伤、漏电退化和灾难性失效三个区域。仿真结果显示，关态下的峰值电场最大，且在高电压偏置下电流收集现象更为显著，这进一步证实了关态下单粒子效应的严重性。研究表明，关态下的高单粒子瞬态电流会对器件造成永久性损伤，导致器件漏电流增加。
解读: 从阳光电源的业务角度来看，这项关于AlGaN/GaN HEMT器件单粒子效应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。 该研究系统揭示了GaN HEMT在不同偏置...
基于硅基氮化镓的电源轨ESD钳位电路设计——具有超低漏电流和动态时序-电压检测功能
Design of GaN-on-Silicon Power-Rail ESD Clamp Circuit With Ultralow Leakage Current and Dynamic Timing-Voltage Detection Function
Chao-Yang Ke · Ming-Dou Ker · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年1月
提出了一种用于单片氮化镓（GaN）基集成电路（IC）的电源轨静电放电（ESD）钳位电路，该电路具有超低泄漏电流和动态定时 - 电压检测功能，并已在0.5微米的硅基氮化镓工艺中成功验证。其待机泄漏电流仅为0.8纳安。通过电压检测，所提出的ESD钳位电路仅能由ESD事件触发，在快速上电条件下不会被误触发。实验结果表明，所提出的设计的人体模型（HBM）ESD鲁棒性可达到6千伏以上。通过调整二极管连接的高电子迁移率晶体管（HEMT）的数量，ESD钳位电路的触发电压具有灵活性，因此它可用于不同额定电压的电...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项GaN基功率轨ESD保护技术具有重要的战略价值。当前公司在光伏逆变器和储能变流器中大量应用碳化硅等宽禁带半导体器件，而GaN器件凭借更高的开关频率和功率密度优势，正成为下一代功率电子系统的关键技术方向。 该论文提出的ESD保护方案解决了GaN集成电路应用中的两个核心痛...
基于正向衬底偏压的氮化镓高电子迁移率晶体管中的载流子输运特性
Charge Transport in GaN High Electron Mobility Transistor With Positive Substrate Bias
Peng Huang · Matthew D. Smith · Michael J. Uren · Zequan Chen 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年6月
采用高达 +600 V 的正衬底偏压，对额定电压为 650 V 的氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）中的电荷输运进行了研究。正衬底偏压导致沟道电流减小，这归因于缓冲层中存储了负电荷，使得二维电子气（2DEG）沟道密度降低了超过 50%。通过在衬底偏压应力后测量恢复瞬态，研究了累积电荷的动力学特性，当衬底应力偏压 > +200 V 时，恢复时间超过 1000 秒。在正衬底偏压应力之后，立即施加短时间的负衬底偏压，可显著缩短恢复时间。本文给出了全面的解释，这需要详细了解外延层叠结构中各层...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于GaN HEMT器件在正衬底偏压下电荷传输特性的研究具有重要的工程应用价值。GaN功率器件凭借其高开关频率、低导通损耗和高功率密度特性，已成为我司光伏逆变器和储能变流器产品实现高效率、小型化的关键技术路径。 该研究揭示的正衬底偏压导致沟道电流下降、二维电子气密度降...
通过兼容势垒层的选择性等离子体氧化实现含GaON背栅帽层的高性能GaN HEMT
High-performance GaN HEMTs with GaON under-gate cap layer via barrier-friendly selective plasma oxidation
作者未知 · Applied Physics Letters · 2025年4月 · Vol.126
肖特基栅太赫兹高电子迁移率晶体管在使用超薄势垒层时易受金属诱导隙态（MIGS）影响，导致栅极漏电和电子散射，劣化输运特性。虽然氧等离子体氧化InAlN势垒可缓解MIGS，但会引入缺陷与杂质散射，损害沟道性能。本研究利用GaN与InAlN之间热力学氧化选择性差异，选择性地将栅下GaN帽层转化为宽带隙氮氧化镓（GaON），同时保持InAlN势垒完整。该兼容势垒层方法在不牺牲沟道质量的前提下抑制MIGS，实现了接近理论极限的本征电子有效速度（veff,i = 2.2×10⁷ cm/s），并获得创纪录射...
解读: 该GaON背栅帽层GaN HEMT技术对阳光电源功率器件应用具有重要价值。240/530 GHz的fT/fmax性能和2.2×10⁷ cm/s的电子速度，可显著提升ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的开关频率至MHz级，降低磁性元件体积30%以上，提高功率密度。选择性等离子体氧化工艺保持势垒层完...
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