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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...
一种用于包络跟踪放大器的带反自举电平转换器的单片GaN DC-DC降压转换器
A Monolithic GaN DC–DC Buck Converter With an Antibootstrap Level Shifter for Envelope-Tracking Amplifier
Longkun Lai · Chenhao Li · Xin Jiang · Shuoxiong Yang 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年1月
DC-DC降压转换器是提升现代通信系统效率的关键模块。本文提出了一种用于包络跟踪应用的新型单片GaN DC-DC降压转换器，集成了功率级和驱动器。首次提出了一种功耗近乎为零的反自举电平转换器，有效降低了驱动功耗。
解读: 该研究聚焦于GaN器件的单片集成及驱动电路优化，对阳光电源的功率电子技术储备具有参考价值。在光伏与储能领域，随着对高功率密度和高效率的追求，GaN等宽禁带半导体在户用光伏逆变器及小型化储能PCS中的应用前景广阔。该文提出的“近零功耗”电平转换技术，可为阳光电源下一代高频、高效率功率模块的驱动电路设计...
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，...
基于HfAlOx电荷俘获层介质与原位O3处理的InAlN/GaN MIS-HEMT器件栅极漏电流和击穿电压的改善
Improved gate leakage current and breakdown voltage of InAlN/GaN MIS-HEMTs by HfAlOx-based charge-trapping layer dielectric and _in situ_ O3 treatment
Fangzhou Du · Yang Jiang · Hong Kong · Peiran Wang 等5人 · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.126
本文报道了一种通过引入HfAlOx基电荷俘获层介质并结合原位O3处理，显著改善InAlN/GaN金属-绝缘体-半导体高电子迁移率晶体管（MIS-HEMT）性能的方法。该工艺有效抑制了栅极漏电流，同时提升了器件的击穿电压。HfAlOx层可捕获界面正电荷，降低电场峰值，而原位O3处理则优化了介质/半导体界面质量，减少缺陷态密度。实验结果表明，器件的栅极泄漏电流显著降低，反向击穿电压大幅提高，为高性能GaN基功率器件的研制提供了可行的技术路径。
解读: 该研究的HfAlOx介质与O3处理工艺对阳光电源的GaN功率器件开发具有重要参考价值。通过降低栅极漏电流和提高击穿电压,可显著提升GaN器件在高频应用场景下的可靠性,特别适用于SG系列光伏逆变器和ST系列储能变流器的高频DC-DC模块。该技术可优化阳光电源产品的功率密度和转换效率:在光伏逆变器中可实...
一种针对E-mode GaN HEMT的可靠超快速短路保护方法
A Reliable Ultrafast Short-Circuit Protection Method for E-Mode GaN HEMT
Xintong Lyu · He Li · Yousef Abdullah · Ke Wang 等10人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年9月
本文提出了一种针对650V增强型氮化镓（E-mode GaN HEMT）的独特三步短路保护方法。该方法能快速检测短路事件，通过降低栅极电压提升器件短路耐受能力，并在确认故障后安全关断器件。实验结果表明，该方法有效提升了GaN器件在电力电子系统中的可靠性。
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功率密度要求的不断提升，GaN器件的应用潜力巨大。该文提出的超快速短路保护技术解决了GaN器件短路耐受时间短的痛点，对于提升阳光电源高频化、小型化产品的可靠性具有重要参考价值。建议研发团队在下一代高效率、高功率密度逆变器及微型逆变器开发中，引入此类快速...
射频应力下SiC衬底AlGaN/GaN HEMT的可靠性评估
Reliability Assessment Of AlGaN/GaN HEMTs on the SiC Substrate Under the RF Stress
Niemat Moultif · Olivier Latry · Eric Joubert · Mohamed Ndiaye 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年7月
本文研究了射频（RF）应力下AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）的可靠性。测试表明，尽管老化后栅极接触保持稳定，但器件的射频性能和直流参数出现退化。研究指出，这种退化主要源于热电子效应导致的栅源或栅漏区域体陷阱增加。
解读: 随着阳光电源在光伏逆变器和储能PCS领域对高功率密度和高效率的追求，宽禁带半导体（如GaN和SiC）的应用日益广泛。虽然本文聚焦于射频应力，但其揭示的热电子效应和体陷阱退化机制对功率器件的长期可靠性评估具有重要参考价值。建议研发团队在下一代高频组串式逆变器或小型化储能模块设计中，参考该研究的失效机理...
用于SiC功率MOSFET的低压GaN HEMT栅极驱动器设计以降低开关损耗及提供栅极保护
Gate Driver Design for SiC Power MOSFETs With a Low-Voltage GaN HEMT for Switching Loss Reduction and Gate Protection
Ji Shu · Jiahui Sun · Zheyang Zheng · Kevin J. Chen · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年5月
本文针对SiC MOSFET栅极回路寄生电感引起的误导通、栅极过压及开关速度受限等问题，提出了一种采用低压GaN HEMT进行米勒钳位的单极性栅极驱动电路设计，旨在优化开关性能并增强栅极保护能力。
解读: 随着阳光电源在光伏逆变器和PowerTitan/PowerStack储能系统中大规模应用SiC MOSFET以提升功率密度和效率，栅极驱动电路的可靠性与开关性能至关重要。该研究提出的GaN HEMT米勒钳位技术，能有效抑制SiC器件在高频开关下的误导通风险，并优化开关损耗。建议研发团队在下一代高功率...
通过瞬态热特性分析理解GaN HEMT在短路应力下的位错缺陷作用
Understanding the Role of Dislocation Defects of GaN HEMT under Short-Circuit Stress Through Transient Thermal Characterization
Xi Jiang · Yue Wu · Song Yuan · Xiangdong Li 等11人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年8月
氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）在高压短路应力下易发生快速失效。研究表明，衬底界面的位错缺陷在诱导器件退化和热击穿失效中起关键作用。本文探讨了短路应力下位错缺陷的形成机制及其对热性能的影响。
解读: 随着阳光电源在户用光伏逆变器及小型化储能系统中对高功率密度要求的不断提升，GaN器件的应用潜力巨大。本文揭示的位错缺陷与短路热失效机制，对公司研发团队在GaN功率模块的选型、驱动保护电路设计及热管理方案优化具有重要参考价值。建议在产品开发中引入该瞬态热特性分析方法，以提升高频化、小型化产品的可靠性设...
一种基于高阶时间导数非线性电流分量与先进神经网络算法的高效开关电流GaN HEMT模型
A High-Efficiency Switching Current Model for Power GaN HEMT Based on High-Order Time-Derivative Nonlinear Current Components and Advanced Neural Network Algorithms
Huikai Chen · Shulong Wang · Liutao Li · Hao Zhou 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年9月
GaN HEMT因其优异的功率和频率特性在电力电子领域得到广泛应用。准确高效的器件模型对电路设计至关重要。本文提出了一种基于电流时间导数分量的新型建模方法，结合先进的静态和循环神经网络概念，实现了对GaN器件开关特性的高精度模拟。
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器件的应用已成为技术迭代的重要方向。该研究提出的基于神经网络的GaN高精度建模方法，能够有效解决传统物理模型在高速开关过程中的计算复杂性与精度平衡问题。建议研发团队将其应用于iSolarCloud智能运维平台下的数字孪生仿真...
一种基于单片GaN集成电路的电源电压不敏感双晶体管PTAT/CTAT温度传感器
A Supply Voltage Insensitive Two-Transistor Temperature Sensor With PTAT/CTAT Outputs Based on Monolithic GaN Integrated Circuits
Ang Li · Fan Li · Kaiwen Chen · Yuhao Zhu 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年9月
本文提出了一种基于氮化镓（GaN）MIS-HEMT的单片集成双晶体管（2T）温度传感器。通过调节耗尽型（D-mode）和增强型（E-mode）器件的栅极尺寸比，实现了传感器输出在PTAT（与绝对温度成正比）和CTAT（与绝对温度成反比）模式间的转换，且具备良好的电源电压不敏感特性。
解读: 随着阳光电源在光伏逆变器和储能系统（如PowerTitan系列）中对功率密度和效率要求的不断提升，GaN等宽禁带半导体技术的应用前景广阔。该研究提出的单片集成温度传感器方案，有助于实现GaN功率模块内部的高精度实时热监测。对于阳光电源而言，该技术可集成至下一代高频、高功率密度逆变器或充电桩的驱动电路...
重复短路应力下p-GaN栅HEMT的短路能力与器件不稳定性研究
Study of the Short-Circuit Capability and Device Instability of p-GaN Gate HEMTs by Repetitive Short-Circuit Stress
Ning Yang · Chaowu Pan · Zhen Wu · Pengxiang Bai 等9人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年2月
本文研究了肖特基型p-GaN栅高电子迁移率晶体管（HEMT）在不同应力参数下的重复短路（SC）退化行为。首次记录并分析了器件特性的恢复动力学，揭示了其退化机制。研究发现，在重复短路应力下，器件表现出显著的阈值电压（VTH）漂移等不稳定性。
解读: GaN器件作为宽禁带半导体的代表，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巨大的应用潜力。本文揭示的p-GaN栅HEMT在重复短路下的退化机制及恢复动力学，对于优化阳光电源产品的驱动电路设计、短路保护策略及器件选型具有重要参考价值。建议研发团队在开发下一代高频、高效电力电子变换器时，...
考虑多参数相关效应的GaN E-HEMT桥臂串扰解析模型与安全工作区分析
Analytical Model and Safe-Operation-Area Analysis of Bridge-Leg Crosstalk of GaN E-HEMT Considering Correlation Effect of Multi-Parameters
Yushan Liu · Xuyang Liu · Xiao Li · Haiwen Yuan · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年7月
本文针对氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管在高速开关应用中面临的桥臂串扰问题，提出了一种考虑多参数相关效应的解析模型。该模型旨在通过深入分析器件特性，优化开关过程，从而有效抑制串扰，提升电力电子系统的整体性能与可靠性。
解读: GaN等宽禁带半导体是实现阳光电源逆变器及充电桩高功率密度、高效率的关键技术路径。该研究提出的桥臂串扰解析模型，对于优化阳光电源户用光伏逆变器及电动汽车充电桩中高频功率模块的驱动电路设计具有重要指导意义。通过精确的安全工作区（SOA）分析，可有效降低高频开关下的误导通风险，提升系统可靠性。建议研发团...
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...
一种具有改进ZVS时间裕量和有限变频范围的预测性ZVS控制方法，用于99%效率、130-W/in3 MHz GaN图腾柱PFC整流器
Predictive ZVS Control With Improved ZVS Time Margin and Limited Variable Frequency Range for a 99% Efficient, 130-W/in3 MHz GaN Totem-Pole PFC Rectifier
Qingyun Huang · Ruiyang Yu · Qingxuan Ma · Alex Q. Huang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年7月
本文提出了一种用于兆赫兹（MHz）GaN图腾柱PFC整流器的预测性零电压开关（ZVS）控制策略。该方法解决了传统控制中ZVS时间裕量不足及开关频率变化范围过宽的问题，实现了99%的高效率及130-W/in3的高功率密度。
解读: 该技术对阳光电源的户用光伏逆变器及充电桩产品线具有重要参考价值。随着功率器件向宽禁带半导体（GaN）及高频化方向演进，该预测性ZVS控制策略能有效提升系统功率密度并降低开关损耗，助力实现更轻量、高效的逆变器设计。建议研发团队在户用储能PCS及高功率密度充电桩的AC/DC级设计中引入该控制算法，以优化...
基于物理的p-GaN HEMT动态导通电阻SPICE建模
Physics-Based SPICE Modeling of Dynamic on-state Resistance of p-GaN HEMTs
Sheng Li · Yanfeng Ma · Chi Zhang · Weihao Lu 等12人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年7月
本文提出了一种针对p-GaN HEMT动态导通电阻（Ron,dy）的物理SPICE建模方法。通过引入随时间变化的电子迁移率模型（Δμeff），准确描述了Ron,dy的连续变化特性，并结合激活能和电压加速因子等物理参数，为宽禁带半导体器件的动态特性仿真提供了有效工具。
解读: 随着光伏逆变器和储能系统向高功率密度、高开关频率方向发展，GaN器件的应用潜力巨大。该研究提出的动态导通电阻建模方法，能够更精准地评估p-GaN HEMT在实际工况下的损耗，对于阳光电源优化组串式逆变器及户用储能系统中的功率模块设计至关重要。建议研发团队将其引入仿真平台，以提升高频变换器效率预测的准...
低温预应力下p-GaN HEMT中陷阱解冻引起的阈值电压不稳定性
Trap Thawing-Induced Threshold Voltage Instability in p-GaN HEMTs at Cryogenic Temperatures During Pre-Stress
Chuan Song · Wen Yang · Weijian Wang · Jianlang Liao 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年8月
本文研究了低温下 p - 氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）中的预应力，揭示了陷阱解冻效应：被冻结的空穴陷阱从高能电子处获取能量，导致其解冻并引起阈值电压（VTH）正向漂移。预应力激活了额外的空穴陷阱，这导致了由普尔 - 弗兰克尔（PF）发射引起的栅极泄漏电流（IGSS）。通过对栅极泄漏电流、电容深能级瞬态谱（C - DLTS）进行分析以及开展 TCAD 仿真，以确定其潜在机制。我们的研究结果完善了低温下陷阱的整体行为，为 p - GaN HEMT 在超导系统和空间电子学等广泛低温应...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于p-GaN HEMTs在极低温环境下阈值电压不稳定性的研究具有重要的前瞻性意义。GaN基功率器件凭借其高频、高效、高功率密度的特性，已成为我司新一代光伏逆变器和储能变流器的核心技术方向。该研究揭示的"陷阱解冻效应"及其导致的阈值电压漂移机制，为我们在极端工况下的产品...
采用栅极凹槽结构的局部GaN帽层刻蚀以提升0.15-μm AlGaN/GaN HEMT的高功率附加效率性能及陷阱分析
Localized GaN Cap Etching With Gate-Recessed Structure for Enhanced High-PAE Performance and Trap Analysis in 0.15- μ m AlGaN/GaN HEMTs
Beibei Lv · Siyuan Ma · Jiongjiong Mo · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年7月
本文针对用于高功率附加效率（PAE）应用的0.15微米铝镓氮（AlGaN）/氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT），全面研究了栅极刻蚀策略对其电学性能和陷阱动力学的影响。通过比较不同刻蚀深度的器件及其标准非刻蚀对照器件，我们系统地研究了器件性能与工艺诱导损伤之间的权衡关系。去除GaN帽层的器件实现了创纪录的1393 mA/mm输出电流密度和661 mS/mm的峰值跨导，由于载流子浓度增加以及更高的$L_{\text {g}}$/$t_{\text {AlGaN}}$，短沟道效应（SCE）...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）的栅极凹槽技术研究具有重要的战略价值。GaN功率器件是光伏逆变器和储能变流器实现高频化、高效化、小型化的关键技术路径，直接关系到我们产品的核心竞争力。 该研究通过优化栅极凹槽深度，在0.15微米工艺节点实现了81.6...
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...
一种采用IPD技术集成GaN和CMOS的300-MHz微型谐振DC-DC变换器
A Miniature 300-MHz Resonant DC–DC Converter With GaN and CMOS Integrated in IPD Technology
Ming-Jei Liu · Shawn S. H. Hsu · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年11月
本文提出了一种采用谐振门极驱动技术的300-MHz E类DC-DC变换器。该驱动器利用谐波整形网络和RC反馈增强输出电压摆幅，E类功率变换器通过最小化电压电流重叠来提升效率。研究采用0.25-μm GaN HEMT与0.18-μm CMOS工艺进行功率器件与控制电路集成。
解读: 该研究展示了高频化与集成化（IPD技术）在功率变换中的潜力。对于阳光电源而言，虽然300MHz超高频目前主要应用于消费电子或小型化模块，但其核心技术——GaN器件的驱动优化与高频谐振拓扑，对公司未来研发更高功率密度、更小体积的户用逆变器及微型逆变器具有前瞻性参考价值。建议关注该技术在降低功率模块寄生...
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...
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