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氢对AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管电学特性及缺陷的影响
Effect of hydrogen on electrical properties and defects of AlGaN/GaN HEMTs
De Santi · Applied Physics Letters · 2025年6月 · Vol.126
本文研究了室温氢气处理后AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）的电学特性，并分析了氢气作用于AlGaN/GaN HEMT的物理机制。氢气处理后，器件的开关比从2.2×10³提高到3.2×10³，最大跨导也有所增加，而阈值电压几乎保持不变。与未处理的器件相比，氢气处理后器件的栅延迟特性得到了改善。通过低频噪声表征方法发现，与未处理的器件相比，氢气处理后AlGaN/GaN HEMT的内部缺陷密度有更明显的降低。这一机制可归因于氢原子通过形成N - H和Si - H等键对漏极和栅极电极之间S...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于氢处理改善AlGaN/GaN HEMT器件性能的研究具有重要的战略意义。GaN（氮化镓）功率器件是新一代高效电力电子技术的核心，在我们的光伏逆变器和储能变流器产品中，GaN器件能够实现更高的开关频率、更低的导通损耗和更紧凑的系统设计，这直接关系到产品的功率密度和转换...
全垂直式GaN-on-SiC沟槽MOSFET
Fully-Vertical GaN-on-SiC Trench MOSFETs
Jialun Li · Renqiang Zhu · Ka Ming Wong · Kei May Lau · IEEE Electron Device Letters · 2025年2月
本文首次展示了由导电 AlGaN 缓冲层实现的全垂直型碳化硅基氮化镓沟槽金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）。该器件展现出良好的导通状态性能，包括 2.43 kA/cm² 的最大漏极电流密度和 5 V 的高阈值电压。在低 ${\boldsymbol {V}}_{\text {DS}}$ 下相对较高的比导通电阻是由尚未优化的 AlGaN/碳化硅异质结所引起的膝电压导致的。测得该器件的击穿电压为 334 V。与准垂直型硅基氮化镓沟槽 MOSFET 相比，全垂直型碳化硅基氮化镓沟槽 MOSFE...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项全垂直GaN-on-SiC沟槽MOSFET技术具有重要的战略意义。该器件实现了2.43 kA/cm²的高电流密度和5V的高阈值电压，这对于我们的光伏逆变器和储能变流器产品具有直接价值。高阈值电压意味着更强的抗干扰能力和更高的系统可靠性，这在大功率应用场景中至关重要。 ...
基于直流和小信号射频测量的140–180 nm AlGaN/GaN HEMT温度依赖特性表征
Temperature dependent characterization of 140–180 nm AlGaN/GaN HEMTs using DC and small-signal RF measurements
Karen Nishimura · Gary Hughes · Isaac Wildeson · Puneet Srivastava 等5人 · Applied Physics Letters · 2025年8月 · Vol.127
本文通过直流和小信号射频测量，系统研究了140–180 nm栅长AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管在不同温度下的电学特性。实验涵盖了从室温至高温范围的器件性能变化，提取了跨导、漏极电流、载流子迁移率及寄生参数等关键指标随温度的变化规律。结果表明，随着温度升高，器件的跨导和饱和电流显著下降，同时寄生电阻增大，影响高频性能。该研究为AlGaN/GaN HEMT在高温环境下的可靠性评估与电路设计提供了重要参考。
解读: 该研究对阳光电源的GaN功率器件应用具有重要参考价值。温度特性表征结果可直接指导SG系列高频光伏逆变器和ST系列储能变流器的GaN器件选型与散热设计。特别是对于大功率密度设计的PowerTitan储能系统，研究揭示的高温下跨导和饱和电流下降特性,有助于优化GaN器件的工作点设置和过温保护策略。同时,...
采用数字刻蚀技术实现单片集成的E/D模式三栅AlGaN/GaN MIS-HEMT稳定高温工作
Stable high-temperature operation of E/D-mode tri-gate AlGaN/GaN MIS-HEMTs with digital recess technique for monolithic integration
Weisheng Wang · United Kingdom · Zhangjiang Laboratory · Ang Li 等5人 · Applied Physics Letters · 2025年9月 · Vol.127
本文报道了一种基于数字刻蚀技术的E/D模式三栅AlGaN/GaN金属-绝缘体-半导体高电子迁移率晶体管（MIS-HEMT），实现了稳定的高温工作性能。该器件通过精确控制栅下势垒层的数字刻蚀深度，有效调节阈值电压，兼容单片集成工艺。实验结果表明，在250°C高温环境下，器件仍保持良好的开关特性与电流稳定性，漏电流抑制显著，栅极可靠性优异。该技术为高温、高密度GaN基集成电路的单片集成提供了可行方案。
解读: 该E/D模式GaN MIS-HEMT高温稳定技术对阳光电源功率器件应用具有重要价值。数字刻蚀技术实现的阈值电压精确调控和单片集成能力，可直接应用于ST系列储能变流器和SG光伏逆变器的GaN功率模块设计，通过E/D模式混合集成提升驱动电路集成度，减少外围器件。250°C高温稳定运行特性满足PowerT...
考虑非线性结电容的GaN HEMT桥臂串扰建模与分析
Modeling and Analysis of Bridge-Leg Crosstalk of GaN HEMT Considering Nonlinear Junction Capacitances
Binxing Li · Gaolin Wang · Shaobo Liu · Nannan Zhao 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年4月
氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管具有极快的开关速度和较低的阈值电压，在桥臂电路中可能导致同步续流管产生严重的误触发电压脉冲。为抑制该串扰现象，本文提出了一种考虑非线性结电容影响的串扰电压解析模型，为提升高频功率变换器的可靠性提供了理论支撑。
解读: GaN器件在高频化、小型化趋势下是阳光电源下一代高功率密度逆变器和微型逆变器的核心技术储备。该研究针对GaN桥臂串扰的建模分析，直接关系到公司在开发高频组串式逆变器及户用储能系统（如PowerStack）时，如何优化驱动电路设计以避免误触发，从而提升系统可靠性。建议研发团队将该解析模型集成至仿真平台...
基于多组双脉冲测试的GaN功率HEMT正向/反向导通动态导通电阻表征
Dynamic On-Resistance Characterization of GaN Power HEMTs Under Forward/Reverse Conduction Using Multigroup Double Pulse Test
Zonglun Xie · Xinke Wu · Zezheng Dong · Jiahui Sun 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年2月
在无桥PFC变换器和逆变器中，GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）在正向和反向导通模式下工作，其动态导通电阻（RON）表现可能存在差异。尽管正向导通下的动态RON研究已较为成熟，但反向导通模式下的动态RON仍需全面评估。本文提出了一种基于多组双脉冲测试的方法，用于表征GaN器件在两种导通模式下的动态RON行为。
解读: GaN器件作为宽禁带半导体，在阳光电源的高功率密度户用逆变器及小型化充电桩产品中具有重要应用潜力。该研究揭示了GaN在反向导通模式下的动态特性，对优化PFC电路及双向变换器的效率和可靠性设计至关重要。建议研发团队在开发下一代高频、高效率逆变器时，参考该测试方法评估GaN器件在复杂工况下的损耗，以提升...
集成于GaN功率IC的片上微流体冷却技术实现78 kW/l的高功率密度
In-Chip Microfluidic Cooling Integrated on GaN Power IC Reaching High Power Density of 78 kW/l
Remco van Erp · Nirmana Perera · Luca Nela · Ibrahim Osama Elhagali 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年8月
氮化镓（GaN）半导体的横向结构支持逻辑与功率器件的单片集成，有助于实现变换器的小型化。然而，高密度集成带来的局部热流密度超过1 kW/cm²，超出了现有热管理技术的极限。本文展示了一种集成于GaN功率IC的片上微流体冷却技术，成功实现了78 kW/l的高功率密度。
解读: 该技术对阳光电源的产品小型化战略具有重要意义。随着组串式逆变器和PowerStack储能系统对功率密度要求的不断提升，GaN器件的散热瓶颈日益凸显。片上微流体冷却技术可有效解决高功率密度下的局部过热问题，助力下一代高频、紧凑型功率模块的开发。建议研发团队关注该技术在户用光伏逆变器及高密度储能PCS中...
一种用于释放GaN HEMT快速开关潜力的动态两级栅极驱动器
A Dynamic Two-Stage Gate Driver for Unlocking the Fast-Switching Potential of GaN HEMT
Ji Shu · Jiahui Sun · Xinke Wu · Kevin J. Chen · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年4月
主流肖特基型p-GaN栅极HEMT在快速开关过程中，因栅极电压裕度窄，极易产生振荡。本文提出了一种新型栅极驱动电路，通过扩展栅极电压裕度并抑制栅极回路振荡，有效提升了器件的开关性能与可靠性。
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功率密度要求的不断提升，GaN器件的应用成为关键趋势。该研究提出的动态两级栅极驱动技术，能够有效解决GaN器件在高速开关下的电压振荡问题，提升系统EMC性能及可靠性。建议研发团队在下一代高频化户用逆变器及便携式储能产品的研发中，评估该驱动方案，以进一...
具有抑制负向阈值电压漂移和增强抗误开启能力的分裂p-GaN栅HEMT
Split-p-GaN Gate HEMT With Suppressed Negative Vth Shift and Enhanced Robustness Against False Turn-On
Yunhong Lao · Jin Wei · Maojun Wang · Jingjing Yu 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年4月
在肖特基型 p - GaN 栅高电子迁移率晶体管（HEMT）的发展过程中，阈值电压（$V_{\text {th}}$）不稳定一直是一个突出问题。在高漏源电压（$V_{\text {DS}}$）偏置下，浮空 p - GaN 的电位会因栅/漏耦合势垒降低（GDCBL）效应而升高，从而导致明显的负阈值电压（$V_{\text {th}}$）漂移。在快速开关操作期间，负阈值电压（$V_{\text {th}}$）漂移会严重加剧误开启问题。在这项工作中，提出了一种分裂 p - GaN 栅高电子迁移率晶体管...
解读: 从阳光电源光伏逆变器和储能系统的业务视角来看，该论文提出的分离式p-GaN栅极HEMT技术具有重要的应用价值。GaN功率器件是我们高频、高效率逆变器产品的核心部件，但传统Schottky型p-GaN栅极器件在高压偏置下存在的阈值电压负漂移问题，一直是制约其在高功率密度应用中可靠性的关键瓶颈。 该技...
具有非钳位感性开关和紫外脉冲激光辐照下抗浪涌能量能力的高鲁棒性p-GaN栅极HEMT
Highly Robust p-GaN Gate HEMT With Surge-Energy Ruggedness Under Unclamped Inductive Switching and UV Pulse Laser Irradiation
Feng Zhou · Tianyang Zhou · Can Zou · Rong Yu 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2024年11月
非雪崩型 p - GaN 栅高电子迁移率晶体管（HEMT）对于动态过电压（ ${V}_{\text {over.}}\text {)}$ ）和瞬态浪涌能量（ ${E}_{\text {sur.}}\text {)}$ ）冲击的鲁棒性对于器件应用至关重要，尤其对于高功率开关应用而言。在本研究中，通过精心构建从漏极到源极的能量耗散通道，所提出的器件成功具备了承受动态过电压并安全耗散浪涌能量的能力，实现了 1.85 kV 的最大动态过电压（ ${V}_{\text {over.}}$ ）和 11.7 ...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项p-GaN栅极HEMT器件的鲁棒性突破具有重要战略意义。该技术在非雪崩模式下实现了1.85kV的动态过压承受能力和11.7 J/cm²的浪涌能量耐受度，这一性能指标直接契合我们光伏逆变器和储能变流器在实际工况中面临的关键痛点。 在光伏逆变器应用中，电网扰动、雷击浪涌和...
氮化镓功率半导体器件动态导通电阻的表征与建模
Characterisation and Modeling of Gallium Nitride Power Semiconductor Devices Dynamic On-State Resistance
Ke Li · Paul Leonard Evans · Christopher Mark Johnson · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年6月
氮化镓高电子迁移率晶体管（GaN-HEMT）存在陷阱效应，导致其导通电阻（RDS(on)）高于理论值。该电阻的增加与器件关断状态下的直流偏置电压及偏置时间密切相关。本文对不同商业化GaN-HEMT的动态导通电阻进行了表征与建模研究。
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功率密度和效率要求的不断提升，GaN器件的应用成为关键技术趋势。动态导通电阻（Dynamic RDS(on)）是影响GaN器件在高频开关应用中可靠性与效率的核心因素。该研究提供的表征与建模方法，可指导研发团队在设计高频功率模块时，更准确地评估GaN器...
面向电动航空应用的氮化镓基交错式九电平飞跨电容多电平逆变器设计
Design of a GaN-Based Interleaved Nine-Level Flying Capacitor Multilevel Inverter for Electric Aircraft Applications
Tomas Modeer · Nathan Pallo · Thomas Foulkes · Christopher B. Barth 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年11月
本文提出了一种用于电动航空的交错式九电平飞跨电容多电平逆变器（FCML）。通过采用氮化镓（GaN）器件，该设计在严格的尺寸和重量限制下实现了高功率密度。文章详细介绍了两个单相九电平FCML模块的交错设计与实现方案。
解读: 该研究展示了高电平数（九电平）与宽禁带半导体（GaN）结合在提升功率密度方面的巨大潜力。对于阳光电源而言，虽然目前核心业务聚焦于地面光伏与储能，但随着户用及工商业逆变器对体积、重量及效率要求的不断提高，多电平拓扑结合GaN器件的技术路径具有重要的前瞻参考价值。建议研发团队关注该拓扑在超高功率密度组串...
基于氮化镓的三模智能固态断路器在低压直流电网中的应用
GaN-Based Tri-Mode Intelligent Solid-State Circuit Breakers for Low-Voltage DC Power Networks
Yuanfeng Zhou · Risha Na · Yanjun Feng · Zheng John Shen · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年6月
本文探讨了基于氮化镓（GaN）器件的“iBreaker”智能固态断路器设计。通过利用GaN器件低导通电阻的特性，结合新型拓扑与控制技术，实现了针对低压（<1000V）直流电网的高效保护方案，旨在解决传统机械断路器响应慢的问题，提升直流配电系统的安全性与可靠性。
解读: 该技术对阳光电源的户用及工商业储能系统（如PowerStack、PowerTitan）具有重要参考价值。随着直流微电网和储能系统内部直流侧电压等级的提升，传统机械开关在快速故障切断和电弧抑制方面面临挑战。引入GaN基固态断路器技术，可显著提升直流侧保护的响应速度与可靠性，减小保护模块体积。建议研发团...
基于负压自恢复栅极驱动的GaN桥式电路串扰抑制方法
Crosstalk Suppression Method for GaN-Based Bridge Configuration Using Negative Voltage Self-Recovery Gate Drive
Binxing Li · Guoqiang Zhang · Chengrui Li · Gaolin Wang 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年4月
本文提出了一种新型负压自恢复栅极驱动（NVSRGD）电路，旨在抑制GaN桥式配置中的串扰问题。通过引入电阻-电容-二极管分压网络建立负栅源电压，有效抑制正向串扰影响，并利用反并联二极管提供低阻抗米勒电流路径，提升了高频开关下的系统稳定性。
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器件的应用成为趋势。该研究提出的NVSRGD技术能有效解决GaN在高频开关下的串扰误导通问题，提升系统可靠性。建议研发团队在下一代高频组串式逆变器及微型逆变器设计中引入该驱动方案，以优化开关损耗并缩小磁性元件体积，进一步提升...
基于铝基覆铜板的GaN-HEMT功率模块：实现小功率回路电感与高散热性能
GaN-HEMT Power Module of Aluminum-Clad Printed Circuit Boards for Small Power Loop Inductance and High Cooling Performance
Kazuhiro Umetani · Yu Takehara · Masataka Ishihara · Eiji Hiraki · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年10月
氮化镓高电子迁移率晶体管（GaN-HEMT）具备高速开关与低导通电阻优势，但其芯片尺寸小导致的关断浪涌与散热瓶颈限制了其在高功率转换中的应用。本文提出了一种新型功率模块结构，通过铝基覆铜板技术有效降低功率回路电感并提升散热性能。
解读: 该技术对阳光电源的户用光伏逆变器及小型化储能PCS产品具有重要参考价值。随着功率密度要求的不断提升，GaN器件在高频化设计中的寄生参数抑制与散热管理是核心挑战。该研究提出的铝基覆铜板模块化方案，有助于阳光电源在开发下一代高功率密度、高效率的微型逆变器或小型化储能变流器时，优化PCB布局与热管理设计，...
通过多功能单片保护电路提高GaN功率HEMT的稳定性
Stability Improvement of GaN Power HEMT by a Multifunctional Monolithic Protection Circuit
Qihao Song · Xin Yang · Bixuan Wang · Everest Litchford 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年4月
本文提出了一种与GaN功率HEMT单片集成的栅极静电放电（ESD）保护电路。该多功能电路不仅增强了栅极的ESD鲁棒性，还在功率HEMT正常开关操作期间提高了导通电阻（RON）和阈值电压（VTH）的稳定性。
解读: GaN作为宽禁带半导体，在提升功率密度和开关频率方面具有显著优势。该研究提出的单片集成保护电路有效解决了GaN器件在实际应用中常见的ESD脆弱性及动态导通电阻漂移问题，这对阳光电源的户用光伏逆变器及微型逆变器产品线具有重要参考价值。通过提升器件级的可靠性，可进一步缩小逆变器体积并提升转换效率。建议研...
GaN/AlN异质结构中二维空穴气的太赫兹回旋共振
THz cyclotron resonance of a 2D hole gas in a GaN/AlN heterostructure
Oxford University Press · New York · Close Modal · Applied Physics Letters · 2025年5月 · Vol.126
近年来，GaN/AlN异质结中高导电二维空穴气（2DHG）的发现为实现高效的互补型GaN电子器件开辟了道路，这是宽禁带半导体器件物理中的长期挑战。电输运研究和模拟表明，这些2DHG中重空穴和轻空穴价带均被占据，但对可动空穴基本参数的直接实验表征仍处于初期阶段。本文利用时间域太赫兹光谱结合高达31 T的脉冲磁场，在低温（8 K）下直接测量了基于GaN的2DHG中可动二维空穴的回旋共振，揭示了有效质量、载流子浓度、散射时间和迁移率等关键材料参数。
解读: 该GaN/AlN异质结二维空穴气研究为阳光电源GaN功率器件开发提供关键基础数据。通过太赫兹回旋共振直接表征的空穴有效质量、迁移率等参数，可指导SG系列光伏逆变器和ST储能变流器中GaN器件的优化设计。二维空穴气的高导电特性有助于实现互补型GaN器件（p型+n型），突破现有单极性限制，提升电动汽车驱...
基于Si MOSFET与GaN HEMT的功率变换器辐射电磁干扰分析与比较
Analysis and Comparison of the Radiated Electromagnetic Interference Generated by Power Converters With Si MOSFETs and GaN HEMTs
Yingjie Zhang · Shuo Wang · Yongbin Chu · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年8月
本文基于等效噪声电压源构成，分析了GaN HEMT与Si MOSFET参数及负载条件对辐射电磁干扰（EMI）的影响。研究重点涵盖了开关电压的上升/下降沿、零电压开关压降以及寄生振荡等因素对辐射EMI的贡献。
解读: 随着阳光电源在户用光伏逆变器及充电桩产品中对高功率密度和高效率的追求，GaN等宽禁带半导体器件的应用日益广泛。本文深入分析了GaN器件带来的高频开关噪声及辐射EMI机理，对公司研发团队在优化PCB布局、抑制寄生参数及提升电磁兼容性（EMC）设计方面具有重要指导意义。建议在后续的组串式逆变器及充电桩高...
一种用于亚1V电磁能量收集的增强输出功率GaN BCM AC-DC转换器
A GaN BCM AC–DC Converter for Sub-1 V Electromagnetic Energy Harvesting With Enhanced Output Power
Jiahua Chen · Han Peng · Zhijie Feng · Yong Kang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年8月
本文提出了一种用于低压电磁能量收集（EH）的氮化镓（GaN）边界导通模式（BCM）双升压AC-DC转换器。针对微瓦至毫瓦级EH系统对损耗极度敏感的问题，该设计通过优化功率转换架构，显著提升了能量收集效率与输出功率，为低功耗传感与微能源管理提供了高效的电源转换方案。
解读: 该研究聚焦于极低电压下的微功率能量转换，与阳光电源现有的光伏逆变器、储能系统（PowerTitan/PowerStack）及充电桩等大功率电力电子产品线存在技术跨度。然而，其核心价值在于GaN器件在极低损耗场景下的应用探索。建议研发团队关注GaN在辅助电源（Auxiliary Power Suppl...
多孔氮化镓制备技术的研究进展：方法与应用综述
Advances in fabrication techniques for porous GaN: a review of methods and applications
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...
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