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嵌入多晶硅二极管的SiC MOSFET以提升短路能力与电学特性
SiC MOSFET with Embedded Polysilicon Diode for Improved Short-circuit Capability and Electrical Characteristics
Xintian Zhou · Xin Ding · Yun Tang · Yunpeng Jia 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年11月
本文提出了一种嵌入多晶硅二极管的新型碳化硅（SiC）金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（PSD - MOS）。该多晶硅二极管（PSD）通过对多晶硅栅进行有意掺杂形成，并与 SiC MOSFET 的栅源（GS）端反并联。当发生短路（SC）事件时，器件的晶格温度会显著上升。利用 PSD 的温度相关反向泄漏特性，可有效调节由驱动器、栅极电阻 ${R}_{\text {G}}$ 和 GS 端组成的驱动回路的电压分布。结果是，栅源电压 ${V}_{\text {GS}}$ 降低，同时短路电流减小，最...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项嵌入式多晶硅二极管SiC MOSFET技术具有重要的战略价值。在光伏逆变器和储能变流器等核心产品中，SiC MOSFET已成为提升系统效率和功率密度的关键器件，但短路保护能力不足一直是制约其大规模应用的痛点。 该技术的创新在于通过在栅极多晶硅中集成PSD二极管，利用其...
用于增强电流平衡和降低寄生电感的SiC功率模块对称与交错端子布局
Symmetric and Staggered Terminal Layouts for Enhanced Current Balance and Reduced Parasitic Inductance in SiC Power Modules
Ying Wang · Xi Jiang · Song Yuan · Runze Ouyang 等9人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年3月
本文提出了一种用于4并联碳化硅（SiC）MOSFET半桥功率模块的全对称布局方案。该方案使模块内各功率回路在x轴、y轴及中心点均保持物理与电气对称，确保了各回路电感的一致性，从而实现了模块内部电流的均衡分配。
解读: 该技术对阳光电源的SiC组串式逆变器及PowerTitan/PowerStack储能变流器（PCS）具有重要参考价值。随着公司产品向高功率密度和高开关频率演进，SiC器件的并联均流与寄生电感抑制是提升效率和可靠性的关键。该对称布局设计可直接应用于公司大功率SiC模块的封装优化，有助于降低开关损耗与电...
宽温应用下1.2kV SiC功率MOSFET与Si IGBT动态性能温度依赖性对比研究
Temperature Dependence of Dynamic Performance Characterization of 1.2-kV SiC Power mosfets Compared With Si IGBTs for Wide Temperature Applications
Jinwei Qi · Xu Yang · Xin Li · Kai Tian 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年9月
本文研究了1.2kV SiC MOSFET在宽温条件下的动态性能，并与Si IGBT进行了对比。由于SiC材料的优越性，其在实现高功率密度和高效率转换方面具有巨大潜力。研究极端温度下的开关特性对于保障电力转换系统的安全与持续运行至关重要。
解读: 该研究直接关联阳光电源的核心功率变换技术。随着公司在组串式逆变器、PowerTitan储能系统及风电变流器中大规模应用SiC器件以提升功率密度和效率，理解SiC在极端温度下的动态特性对于优化驱动电路设计、提升系统热管理能力及可靠性至关重要。建议研发团队利用该研究结论，完善SiC模块的选型标准及驱动参...
一种用于10kV SiC MOSFET中压模块化多电平变换器的电压平衡控制与dv/dt抑制方法
A Novel Voltage Balancing Control With dv/dt Reduction for 10-kV SiC MOSFET-Based Medium Voltage Modular Multilevel Converter
Shiqi Ji · Li Zhang · Xingxuan Huang · James Palmer 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年11月
本文针对基于高压SiC功率器件的模块化多电平变换器（MMC），提出了一种新型电压平衡控制策略。该方法在利用SiC器件减少子模块数量和开关损耗优势的同时，有效解决了传统最近电平调制（NL-PWM）带来的电压平衡问题，并降低了dv/dt应力，提升了中压变换系统的可靠性。
解读: 该技术对阳光电源的中压大功率储能系统（如PowerTitan系列）及未来高压直挂式光伏/储能解决方案具有重要参考价值。随着光伏和储能系统向更高电压等级（如1500V及以上）演进，利用高压SiC器件替代传统IGBT可显著提升系统功率密度并降低损耗。该研究提出的dv/dt抑制与电压平衡控制方法，有助于优...
具有共源电感和开尔文源极连接的SiC MOSFET开关特性分析与应用评估
Switching Characteristic Analysis and Application Assessment of SiC MOSFET With Common Source Inductance and Kelvin Source Connection
Yang Li · Yan Zhang · Yuan Gao · Sixing Du 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年7月
本文对比分析了TO-247-3（共源电感）和TO-247-4（开尔文连接）封装SiC MOSFET的开关特性。研究指出，由于封装差异，采用传统测试电路会导致评估偏差和设计误导。文章深入探讨了两种封装下的栅极特性差异，为电力电子变换器的精确设计提供了理论依据。
解读: 该研究对阳光电源的核心产品线（如组串式光伏逆变器、PowerTitan储能变流器及电动汽车充电桩）具有极高的参考价值。随着公司产品向高功率密度和高效率演进，SiC器件已成为主流选择。TO-247-4封装通过开尔文连接有效降低了共源电感对开关速度的限制，能显著提升逆变器效率并降低开关损耗。建议研发团队...
7.2 kV三端口SiC单级电流源固态变压器及90 kV防雷保护
7.2 kV Three-Port SiC Single-Stage Current-Source Solid-State Transformer With 90 kV Lightning Protection
Liran Zheng · Xiangyu Han · Chunmeng Xu · Rajendra Prasad Kandula 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年10月
本文提出了一种用于光伏、储能、电动汽车快充及数据中心等应用的多端口模块化单级电流源固态变压器（SST）。该7.2 kV/50 kVA系统由五个输入串联输出并联（ISOP）模块组成，每个模块基于3.3 kV SiC反向阻断MOSFET与二极管模块构建，具备高压耐受与高效转换能力。
解读: 该技术在电力电子拓扑领域具有前瞻性，特别是其采用的3.3 kV SiC器件和ISOP模块化架构，对阳光电源的高压储能系统（如PowerTitan系列）及大功率直流快充技术具有重要参考价值。单级电流源SST架构有助于简化系统复杂度并提升功率密度，建议研发团队关注其在高压直流接入场景下的效率优势。此外，...
一种具有自驱动电子积累层的新型4H-SiC/金刚石超结MOSFET，实现极低比导通电阻
A Novel 4H-SiC/Diamond SuperJunction MOSFET With Self-Driving Electron Accumulation Layer Realizing Extremely Low Ron,sp
Bo Yi · JunFeng Duan · Qian Zhang · ShengNan Zhu 等7人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年11月 · Vol.47
本文提出一种基于4H-SiC/金刚石超结结构并集成自驱动电子积累层（SD-EAL）的新型MOSFET，通过TCAD仿真验证其在1.6 kV耐压下比导通电阻低至0.75 mΩ·cm²，较传统超结降低36%，优值提升94%。
解读: 该器件显著优化高压SiC功率模块的导通损耗与功率密度，可直接赋能阳光电源ST系列PCS、PowerTitan储能系统及组串式逆变器中主功率开关的升级换代。建议在下一代1500V+高压平台产品中开展SiC/金刚石复合超结器件的封装适配与可靠性验证，优先用于高功率密度户用及工商业光储一体机，以提升系统效...
一种基于SiC器件外部整形模块的高效混合模块化多电平变换器
A High Efficiency Hybrid Modular Multilevel Converter With a SiC Device-Based External Shaping Module
Peng Ren · Qi Guo · Yuchao Hou · Chunming Tu 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2026年1月
为提升中压模块化多电平变换器（MMC）的波形质量与效率，本文提出了一种带有外部整形模块的混合MMC（HMMC）拓扑。该拓扑在每桥臂采用基于硅基IGBT的半桥子模块（HSM），并在交流侧引入基于碳化硅（SiC）MOSFET的全桥子模块（FSM）进行波形整形，有效优化了变换器性能。
解读: 该研究提出的混合MMC拓扑对阳光电源的集中式光伏逆变器及大型储能系统（如PowerTitan系列）具有重要参考价值。通过在传统IGBT主功率链中引入SiC器件进行高频整形，可以在不显著增加系统成本的前提下，大幅提升中压并网系统的效率并减小滤波器体积。建议研发团队关注该拓扑在兆瓦级储能变流器（PCS）...
关于最先进1200V双沟槽SiC MOSFET短路失效机理的深入研究
An In-Depth Investigation Into Short-Circuit Failure Mechanisms of State-of-the-Art 1200 V Double Trench SiC MOSFETs
Xuan Li · Yifan Wu · Zhao Qi · Zhen Fu 等10人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年12月
本文全面研究了1200V增强型双沟槽结构SiC MOSFET（RDT-MOS）的短路能力，分析了在不同直流母线电压和栅极驱动电压下的最大短路时间和能量，并深入探讨了其失效机理。
解读: 随着阳光电源在光伏逆变器（如SG系列组串式逆变器）和储能系统（如PowerTitan系列）中大规模应用SiC功率器件以提升功率密度和转换效率，该研究对提升产品可靠性至关重要。双沟槽SiC MOSFET的短路耐受能力直接影响逆变器在电网故障或负载短路时的保护策略。建议研发团队参考该失效机理，优化驱动电...
具有低热阻和寄生电感的PCB嵌入式SiC半桥封装单元的设计与分析
Design and Analysis of PCB Embedded SiC Half-Bridge Packaging Cells With Low Thermal Resistance and Parasitic Inductance
Chao Gu · Wei Chen · Hao Guan · Jing Jiang 等11人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 预计 2026年5月
本文设计并评估了三种PCB嵌入式1200V SiC MOSFET半桥封装单元，采用重布线层（RDL）技术替代传统引线键合工艺。研究重点在于降低寄生参数与热阻，并通过综合评估验证了其在电气性能与热管理方面的优越性。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线具有深远影响。随着光伏逆变器（尤其是组串式）和储能系统（如PowerTitan系列）向高功率密度和高开关频率演进，SiC器件的封装优化至关重要。PCB嵌入式封装技术能显著降低寄生电感，从而减少开关损耗和电压尖峰，提升系统效率。同时，优化的热阻设计有助于提升功率模块的散热能...
对4H-SiC MOSFET双极性退化机制的新见解
A Novel Insight Into the Mechanism of Bipolar Degradation in 4H-SiC MOSFET
Yangtao Long · Yuan Chen · Pengkai Wang · Bo Hou 等5人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年3月
在变流器应用中，碳化硅（SiC）金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET）的体二极管常被用作续流二极管以降低成本和节省空间，这可能会导致器件出现双极退化现象。本文分析并比较了 1200 V SiC MOSFET 在直流和脉冲电流应力条件下的双极退化机制。研究表明，直流应力下的退化速度比脉冲应力下更快，这是因为在脉冲电流关断状态期间，器件中的位错会收缩，从而使整体退化速度变慢。在较低的直流电流密度下，双极退化过程在退化前会经历一个激活阶段，且随着电流密度的降低，激活时间和退化时间会变...
解读: 作为全球领先的光伏逆变器和储能系统供应商，阳光电源产品中大量应用SiC MOSFET器件以提升功率密度和转换效率。该论文揭示的双极退化机制对我司产品可靠性具有重要指导意义。 在光伏逆变器和储能变流器应用中，为降低成本和优化空间布局，我们通常将SiC MOSFET的体二极管用作续流二极管。这种设计虽...
考虑共源极电感的SiC MOSFET有源栅极驱动耦合噪声建模与优化算法
Modeling and Optimization Algorithm of Coupling Noise for SiC MOSFET Active Gate Driver Considering Common-Source Inductance
Hengyang Liu · Wubin Kong · Gen Long · Hangchuan Lou 等10人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年11月
SiC MOSFET的高开关速度受限于桥臂配置中的耦合噪声。传统方法主要关注由栅漏电容引起的噪声，并通过有源栅极驱动（AGD）降低栅极阻抗来抑制。然而，当存在共源极电感（Ls）时，噪声尖峰并不随栅极阻抗严格增加。本文针对该现象提出了新的建模与优化算法。
解读: 随着阳光电源组串式逆变器及PowerTitan储能系统向更高功率密度和更高开关频率演进，SiC器件的应用已成为提升效率的关键。该研究深入分析了共源极电感对SiC开关噪声的影响，对于优化高频功率模块的驱动电路设计具有极高参考价值。建议研发团队在下一代高频逆变器及PCS产品开发中，引入该动态建模方法，以...
在SiC基逆变器中使用反并联SiC SBD的准则
Criteria for Using Antiparallel SiC SBDs With SiC mosfets for SiC-Based Inverters
Koji Yamaguchi · Kenshiro Katsura · Tatsuro Yamada · Yukihiko Sato · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年1月
本文证实，在基于碳化硅（SiC）的逆变器中移除反并联SiC肖特基势垒二极管（SBD）不仅不会对逆变器损耗和电磁干扰（EMI）产生负面影响，反而能在多数情况下降低损耗并减少噪声排放，从而为提升功率密度提供了技术路径。
解读: 该研究对阳光电源的组串式光伏逆变器及PowerTitan系列储能变流器（PCS）具有重要指导意义。通过优化SiC功率模块的内部封装设计，去除冗余的SBD，不仅能降低物料成本，还能显著提升整机效率和功率密度，助力产品小型化。建议研发团队在下一代高频SiC逆变器设计中评估该方案，利用SiC MOSFET...
基于表面势的碳化硅功率MOSFET电路仿真模型
Surface-Potential-Based Silicon Carbide Power MOSFET Model for Circuit Simulation
Michihiro Shintani · Yohei Nakamura · Kazuki Oishi · Masayuki Hiromoto 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年12月
随着电力电子变换器工作频率的提升，对功率器件模型的物理特性准确性提出了更高要求。本文提出了一种基于表面势的碳化硅（SiC）功率MOSFET综合模型，旨在实现更精确的电路仿真，克服了传统模型在描述物理行为方面的局限性。
解读: 该研究直接服务于阳光电源的核心功率器件选型与驱动优化。随着公司在组串式光伏逆变器和PowerTitan/PowerStack储能系统中大规模应用SiC器件以提升功率密度和转换效率，高精度的器件模型对于缩短研发周期、优化开关损耗及电磁兼容（EMC）设计至关重要。建议研发团队将此表面势模型集成至iSol...
基于半物理的SiC MOSFET电路仿真模型，可外推至高温
Semi-Physics-Based SiC MOSFET Circuit Simulation Model Capable of Extrapolation to High Temperatures
Takeru Suto · Akira Inoue · Haruka Shimizu · Yuki Mori · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年11月
本研究开发了一种能够预测包括短路情况在内的超高温运行的碳化硅（SiC）金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET）电路仿真模型。推导了一种将MOS和结型场效应晶体管（JFET）组件相结合的基本结构，从而能够重现短路事件期间的限制过程。此外，还纳入了基于物理原理的体声子散射、库仑散射、表面声子散射和界面粗糙度散射模型。同时还建立了受陷阱影响的可移动电荷载流子模型，使得能够基于低温拟合来外推超高温行为。结果表明，该模型不仅可以预测静态和开关特性，还能预测短路特性。该模型有望对诸如短路保护...
解读: 从阳光电源的业务角度来看，这项SiC MOSFET半物理仿真模型技术具有重要的战略价值。作为光伏逆变器和储能系统的核心功率器件，SiC MOSFET的可靠性直接影响产品性能和系统安全性。该模型通过整合物理散射机制和陷阱载流子模型，实现了从低温数据外推至超高温工况的预测能力，这对于我们在极端环境下的产...
一种基于等效栅极电阻控制的SiC MOSFET结温波动抑制方法
An Equivalent Gate Resistance Control Method for Junction Temperature Fluctuation Suppression in SiC MOSFETs
王若隐郑宏 · 中国电机工程学报 · 2025年6月 · Vol.45
非平稳工况下的结温波动是影响碳化硅（SiC）MOSFET可靠性的关键因素。本文提出一种等效栅极电阻控制方法，克服了在线连续调节驱动电阻的难题，并在此基础上设计了一种通过调节开关损耗来抑制结温波动的主动热管理策略，推导了结温调节范围。通过搭建逆变器实验平台验证了理论分析的正确性。实验结果表明，该方法可显著降低SiC MOSFET在不同功率波动阶段的结温波动，最大波动由18.83℃降至9.85℃，器件寿命提升约2.18倍。同时，考虑系统效率，引入温控操作区间与结温控制系数概念，并通过实验验证了方法的...
解读: 该等效栅极电阻控制方法对阳光电源SiC器件应用产品线具有重要价值。首先可应用于SG350HX等大功率光伏逆变器，通过主动热管理提升SiC MOSFET可靠性,延长产品寿命。其次可优化ST2752KWH等储能变流器的温度控制策略,在大功率波动工况下保障器件安全。此外,该方法也适用于DC充电桩等快充场景...
用于SiC MOSFET功率模块的高带宽组合式罗氏线圈
High-Bandwidth Combinational Rogowski Coil for SiC MOSFET Power Module
Wen Zhang · Sadia Binte Sohid · Fred Wang · Helen Cui 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年4月
现有电流传感器在测量宽禁带器件高速开关瞬态电流时，存在带宽不足或占用空间过大的问题。本文提出了一种组合式罗氏线圈概念，通过将屏蔽罗氏线圈的自积分区域与微分区域相结合，有效扩展了整体测量带宽，能够更精准地捕捉SiC器件的开关过程。
解读: 随着阳光电源在组串式逆变器和PowerTitan储能系统中大规模应用SiC MOSFET，高频开关带来的电流测量挑战日益凸显。该技术能够更精准地捕捉SiC器件的开关瞬态电流，对于优化逆变器及PCS的驱动电路设计、降低开关损耗、提升电磁兼容性（EMC）具有重要参考价值。建议研发团队将其应用于功率模块的...
基于门极脉冲的SiC MOSFET器件在线温度测量方法
Online Temperature Measurement Method for SiC MOSFET Device Based on Gate Pulse
Xianwei Meng · Meng Zhang · Shiwei Feng · Yidan Tang 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年4月
本文提出了一种基于SiC MOSFET漏源电流（Ids）与器件温度线性关系的在线测温新方法。通过研究SiC MOSFET转移特性曲线的温度敏感性，实现了在不增加额外硬件电路的情况下，利用门极脉冲信号对功率器件进行实时温度监测，为提升功率模块的运行可靠性提供了技术支撑。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线具有极高的应用价值。随着SiC器件在组串式光伏逆变器及PowerTitan/PowerStack储能变流器中的大规模应用，精确的结温监测是实现器件寿命预测与主动热管理的关键。该方法无需额外硬件，可直接集成于iSolarCloud智能运维平台，通过实时监控SiC模块热状态，...
SiC MOSFET的短路耐受时间分析及其基于di/dt-PMOS的短路保护
Short-Circuit Withstand Time Analysis of SiC MOSFET and Its Short-Circuit Protection Based on di/dt-PMOS
谢佳明 · 魏金萧 · 吴彬兵 · 丰昊 等5人 · 电工技术学报 · 2025年8月 · Vol.40
为提升SiC MOSFET的短路可靠性，本文测量了不同母线电压、驱动电压、驱动电阻、主回路寄生电感及栅极阈值电压下的短路电流特性，定量分析各参数对短路电流的影响，进而提出延长短路耐受时间的优化思路。这些参数直接影响短路保护电路的设计裕度。传统方法利用开尔文源极与功率源极间寄生电感的感应电压结合RC滤波实现保护，但在硬开关与负载短路工况下存在保护阈值不一致问题，易导致保护失效。为此，本文提出基于di/dt-PMOS的短路保护策略，确保了触发阈值的一致性，并通过理论推导与实验验证了该方法的有效性。
解读: 该研究对阳光电源的SiC器件应用具有重要指导意义。通过优化短路保护策略，可显著提升ST系列储能变流器、SG系列光伏逆变器及充电桩产品的可靠性。研究发现的参数影响规律有助于指导功率模块设计，特别是在大功率密度场景下的器件选型与驱动电路优化。基于di/dt-PMOS的保护方案可为阳光电源三电平拓扑中的S...
利用强耦合外部谐振器类比无源PT对称抑制SiC MOSFET振荡
Ringing Suppression of SiC MOSFET Using a Strongly Coupled External Resonator Through Analogy With Passive PT-Symmetry
Kenichi Yatsugi · Koshi Oishi · Hideo Iizuka · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年3月
针对宽禁带半导体器件开关过程中产生的寄生振荡问题，本文提出了一种基于无源PT对称原理的强耦合外部谐振器抑制方案。相比传统的RC缓冲电路，该方法在有效抑制振荡的同时，避免了因RC电路带来的额外短路电流及损耗，为提升高频电力电子系统的开关性能提供了新思路。
解读: 随着阳光电源组串式逆变器及PowerTitan储能系统向更高功率密度和更高开关频率演进，SiC MOSFET的应用已成为提升效率的关键。该研究提出的振荡抑制技术，可直接优化阳光电源高频功率模块的EMI性能与开关损耗，有助于减小滤波器体积，提升整机功率密度。建议研发团队在下一代高频SiC逆变器与PCS...
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