Yifei Zheng · Haoran Wang · Boyu Li · Weimin Yuan 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年9月

本文提出了一种提升单片氮化镓（GaN）半桥功率集成电路在高速开关瞬态电应力下可靠性的方法。通过片上地线分离设计抑制地弹，避免输入级击穿和误触发；采用双共栅差分对结构的鲁棒电平转换器，有效阻断dVSW/dt噪声传播，同时支持负VSW工作并保持低传输延迟；可调驱动强度的栅极驱动电路抑制振铃与过冲，且不引入寄生元件。基于1 μm硅基GaN工艺实现的100 V单片集成芯片实验验证了其对130 V/ns dVSW/dt的免疫能力、低于10.4 ns的延迟，以及-15 V负压耐受性和输出强度可调性。

解读: 该单片GaN功率IC技术对阳光电源ST系列储能变流器和SG光伏逆变器的功率密度提升具有重要价值。其130V/ns的dVSW/dt噪声免疫性和10.4ns超低延迟可直接应用于PowerTitan大型储能系统的高频开关电路，提升系统动态响应速度。双共栅差分对电平转换器的-15V负压耐受设计，可增强阳光电...

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...

Stefan Moench · Richard Reiner · Patrick Waltereit · Fouad Benkhelifa 等13人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年1月

本文提出了一种通过将两个GaN-on-Si IC嵌入PCB中，实现低电感半桥及驱动器封装的方法，并集成了片上栅极和直流母线电容。该技术解决了传统单片集成方案中外部电容互连寄生参数大的难题，有效降低了功率回路电感，提升了高频开关性能。

解读: 该技术通过PCB嵌入式封装显著降低了寄生电感，是提升功率密度和开关频率的关键路径。对于阳光电源的组串式光伏逆变器及户用储能系统，采用GaN器件并优化封装设计，可进一步减小体积、提升转换效率。建议研发团队关注该嵌入式封装工艺在下一代高频化、小型化逆变器中的应用潜力，特别是在追求极致功率密度的户用产品线...

Mojtaba Alaei · Herbert De Pauw · Elena Fabris · Stefaan Decoutere 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年8月

来自硅基氮化镓（GaN）p - GaN 栅极高电子迁移率晶体管（HEMT）的实验数据表明，终端电容（尤其是 \(C_{\mathrm{BS}}\)、\(C_{\mathrm{BG}}\) 和 \(C_{\mathrm{BD}}\)）与漏源电压（\(V_{\mathrm{DS}}\)）密切相关，这表明通过体接触存在显著的耦合。这种与场板下二维电子气（2DEG）逐渐耗尽相关的行为，现有紧凑模型无法充分描述。本文详细分析了场板下与 \(V_{\text {DS }}\) 相关的耗尽动态，并开发了一种增...

解读: 从阳光电源的业务角度来看，这项关于p-GaN栅极HEMT器件终端电容建模的研究具有重要的战略价值。作为全球领先的光伏逆变器和储能系统供应商，阳光电源在高功率密度、高效率的功率转换系统开发中，GaN功率器件正逐步成为替代传统硅基器件的关键技术路径。 该研究针对p-GaN栅极HEMT器件中体电容（CB...

Mritunjay Kumar · Vishal Khandelwal · Dhanu Chettri · Ganesh Mainali · Applied Physics Letters · 2025年5月 · Vol.126

本文报道了一种在硅衬底上利用GaN缓冲层实现的高性能常关型Ga2O3金属-氧化物-半导体场效应晶体管（MOSFET）。通过引入GaN缓冲层，有效缓解了Ga2O3与硅衬底之间的晶格失配和热应力问题，显著提升了外延质量与器件耐压能力。该器件表现出优异的开关特性与高击穿电压，同时实现了增强型工作模式，适用于高功率电子应用。研究为在低成本硅衬底上集成高性能氧化镓器件提供了可行路径。

解读: 该研究开发的高击穿电压Ga2O3晶体管技术对阳光电源的功率器件升级具有重要参考价值。GaN缓冲层方案可应用于公司SG系列高功率密度光伏逆变器和ST系列储能变流器的新一代功率模块设计,有望在降低成本的同时提升器件耐压性能。特别是在1500V系统应用场景中,该技术可优化三电平拓扑的开关特性,提高系统效率...

Jaeyong Jeong · Chan Jik Lee · Sung Joon Choi · Nahyun Rheem 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年4月

异构三维（H3D）堆叠系统在高性能计算（HPC）以及人工智能/机器学习（AI/ML）应用方面具有诸多优势。然而，要实现H3D系统，需要重新设计电源分配网络（PDN），以在三维堆叠系统中实现高效的电源传输，并需要热管理解决方案。为了为H3D系统开发高效的PDN，建议采用三维集成片上功率器件。在这项工作中，我们展示了一种通过直接热扩散层键合技术集成在CMOS芯片PDN上的H3D集成氮化镓（GaN）功率器件。该GaN功率器件设计为同时集成增强型（E - 模式）和耗尽型（D - 模式），栅长（$L_{\...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项GaN功率器件三维集成技术虽然目前主要面向高性能计算和AI/ML应用，但其核心创新对我们在光伏逆变器和储能系统领域具有重要的前瞻性价值。 该技术的关键突破在于两个方面：首先，GaN器件实现了22.3Ω·mm的导通电阻和137V的击穿电压，性能显著超越硅基器件，这与我们...

Ajay Kumar Visvkarma · Juan Nicolas Jimenez Gaona · Chan-Wen Chiu · Yixin Xiong 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年9月

本文开发了一种 p - 氮化镓（GaN）栅极高电子迁移率晶体管（HEMT），并在高达 800 °C 的温度下进行了电学测试。该器件在 800 °C 时展现出 80 mA/mm 的高导通态电流，同时具有 770 的高开/关电流比（ION/IOFF）。此外，该晶体管还在 800 °C 下进行了 60 分钟的热应力测试，在整个应力测试期间均表现出稳定的工作性能。良好的导通电流、开/关电流比和稳定性为基于氮化镓的高温电子学发展提供了一条有前景的途径。

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项p-GaN栅极HEMT在800°C极端高温下的突破性表现具有重要战略意义。该器件在极端温度下仍能保持80 mA/mm的高导通电流和770的开关比，为我们在光伏逆变器和储能系统中面临的散热挑战提供了全新解决思路。 在光伏逆变器应用场景中，功率器件通常是系统可靠性的瓶颈。...

Mohamed Aniss Mebarki · Ragnar Ferrand-Drake Del Castillo · Denis Meledin · Erik Sundin 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年6月

本文利用脉冲电流 - 电压（I - V）和漏极电流瞬态谱（DCTS）测量方法，研究了在低至 4.2 K 的低温（CT）条件下，AlGaN/GaN 高电子迁移率晶体管（HEMT）中的陷阱机制。结果显示，在低温下陷阱效应总体增强。特别是，在低温下观察到电流崩塌现象显著增加，这主要归因于掺铁（Fe）的 GaN 缓冲层中的深受主态。相比之下，具有未掺杂缓冲层的器件仅表现出有限的陷阱迹象，且这些迹象仅与表面和接入区域有关。低温下陷阱效应的加剧与低温下较慢的去陷阱动态有关。此外，在掺铁器件中，栅场板（FP）...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于GaN-HEMT器件低温陷阱效应的研究具有重要的技术参考价值。GaN功率器件因其高频、高效、高功率密度特性，正逐步应用于我司光伏逆变器和储能变流器的核心功率模块中，而该研究揭示的低温特性对产品可靠性设计至关重要。 研究发现Fe掺杂缓冲层在低温环境下会显著加剧电流崩...

Xuanming Zhang · Yuanlei Zhang · Jiachen Duan · Zhiwei Sun 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2024年11月

本文报道了采用p-Al0.05Ga0.95N刻蚀目标层（ETL）的增强型GaN p沟道异质结场效应晶体管（p-FET）。通过优化高选择性刻蚀工艺，实现p-GaN刻蚀速率约1 nm/min，并获得p-GaN与p-Al0.05Ga0.95N之间4:1的选择比。刻蚀工艺窗口扩展至10分钟，显著提高器件制备良率。器件阈值电压为−1.15 V，最大电流密度达6.16 mA/mm，且多器件间阈值电压与导通电流高度一致，展现出优异的重复性与一致性，为互补电路集成提供了重要基础。

解读: 该高产率增强型GaN p-FET技术对阳光电源功率器件应用具有重要价值。p沟道GaN器件可与现有n沟道器件构成互补拓扑，为ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器提供更高集成度的功率模块方案。高选择性刻蚀工艺实现的10分钟工艺窗口和优异一致性，可显著提升GaN器件制造良率，降低成本。阈值电压−1.15...

Shaoyu Sun · Xu Du · Ling Xia · Wengang Wu · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年1月

近年来，氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）器件在电力应用中的迅速普及，使得传统的GaN静态SPICE模型由于动态导通电阻（$R_{on}$）效应，无法满足高压、高频电路设计的要求。本文评估了一款商用100 V肖特基型p - GaN HEMT在硬开关模式下的动态$R_{on}$效应，并提出了一个经验动态模型。脉冲测试结果表明，栅 - 漏电压应力是动态$R_{on}$效应的主要原因。器件的AlGaN势垒层和沟道处的峰值电场会导致阈值电压正向漂移和热电子效应。通过TCAD仿真验证了这两种导...

解读: 从阳光电源的业务角度来看，该论文针对GaN HEMT器件动态导通电阻效应的研究具有重要的工程应用价值。当前，阳光电源在光伏逆变器和储能变流器产品中正积极推进第三代半导体的应用，以实现更高的功率密度和转换效率。然而，GaN器件在硬开关模式下的动态Ron效应一直是制约其在高压大功率场景应用的关键瓶颈。 ...

Xuanting Song · Jun Wang · Gaoqiang Deng · Yongzhou Zou 等5人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年12月

短路耐受能力是开关电源中功率器件的重要指标。针对硅基和碳化硅MOSFET已有广泛研究，但对由硅MOSFET与耗尽型GaN HEMT（DHEMT）构成的级联GaN高电子迁移率晶体管，其短路失效机制尚不明确。本文通过实验与数值模拟相结合的方法，分别提取两种器件的电学特性，揭示级联结构在短路过程中的电热失效机制。结果表明，DHEMT承受的电热应力远高于硅MOSFET，更易发生热失效。进一步的热-力耦合仿真显示，异质结层间热膨胀系数差异引发的机械应力是导致DHEMT失效的根源。此外，分析了栅极控制机制对...

解读: 该级联GaN HEMT短路失效机理研究对阳光电源功率器件应用具有重要指导价值。研究揭示的DHEMT热应力集中和异质结热膨胀失配机制，可直接应用于ST系列储能变流器和SG光伏逆变器的GaN器件选型与保护设计。针对短路鲁棒性与导通电阻的折衷设计指导，有助于优化PowerTitan大型储能系统的功率模块热...

Young-ho Cho · Hao Zhu · Junghyeop Im · Duehee Lee 等5人 · IEEE Transactions on Power Systems · 2025年9月

为开展资源充足性研究，我们利用时空特征（空间和时间相关性、波形、边际和爬坡率分布、功率谱密度以及统计特征）合成了分布式风电场的多个长期风电情景。在情景中生成空间相关性需要为相邻风电场设计公共因子，为远距离风电场设计对立因子。广义动态因子模型（GDFM）可以通过互谱密度分析提取公共因子，但它无法精确复制波形模式。生成对抗网络（GAN）可以通过假样本判别器验证样本，从而合成能体现时间相关性的合理样本。为结合GDFM和GAN的优势，我们使用GAN提供一个滤波器，从观测数据中提取包含时间信息的动态因子，...

解读: 该风电场景生成技术对阳光电源储能与并网产品具有重要应用价值。通过广义动态因子模型与GAN网络的结合，可以准确预测风电功率波动特征，这对ST系列储能变流器的调度策略优化和PowerTitan系统的容量配置具有重要指导意义。该方法可集成到iSolarCloud平台，提升风储联合运行的经济性。同时，其时空...

Yifei Zheng · Haoran Wang · Boyu Li · Weimin Yuan 等11人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年9月 · Vol.14

本文提出一种单片GaN半桥功率IC可靠性增强方案，包括片上地分离设计、抗dVSW/dt噪声的鲁棒电平移位器及可调驱动强度栅极驱动器。实测验证其在130 V/ns dVSW/dt下无误触发，延迟<10.4 ns，支持−15 V负压耐受。

解读: 该GaN功率IC技术可显著提升阳光电源组串式逆变器和ST系列储能变流器（PCS）的开关可靠性与功率密度。尤其适用于高频化、高效率场景（如PowerTitan液冷储能系统中的紧凑型PCS模块），有助于降低EMI、抑制寄生振荡，延长GaN器件寿命。建议在下一代1500V组串式逆变器及双向储能PCS中开展...

Haihong Qin · Xiaoxue Zheng · Wenlu Wang · Qian Xun · IEEE Transactions on Energy Conversion · 2024年7月

与硅器件相比，氮化镓（GaN）器件更适合在电机驱动应用中实现高开关频率，从而提高功率密度。然而，提高开关频率也会导致额外的开关损耗和较差的总谐波失真（THD）。较小的死区时间可以缓解这些问题，但传统的恒定死区时间设计方法难以在所有负载范围内确保最佳性能。本文针对相臂中的氮化镓高电子迁移率晶体管（HEMT）提出了一种新颖的自适应死区时间控制方法，以同时提高电机驱动的效率和总谐波失真性能。为此，对双脉冲测试电路中氮化镓高电子迁移率晶体管的详细开关过程进行了建模和分析。揭示了死区时间设置的优化原理，考...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于GaN器件的自适应死区时间控制技术具有重要的战略价值。GaN功率器件相比传统Si器件能够实现更高的开关频率，这与我们在光伏逆变器和储能变流器领域追求高功率密度、小型化设计的目标高度契合。 该技术的核心创新在于通过动态调整死区时间来平衡开关损耗与总谐波畸变率（THD...

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...

M. Millesimo · C. Fiegna · S. A. Smerzi · F. Iucolano 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年6月

基于氮化镓（GaN）的高电子迁移率晶体管（HEMT）能够在反向导通模式下高效运行，无需本征反并联二极管，从而降低了功率损耗并实现了更高的开关频率。本研究针对具有不同栅极几何形状的器件，探究了肖特基p - GaN栅极HEMT（SP - HEMT）在反向导通模式下的退化机制。研究评估了阈值电压漂移（$\Delta {V}_{\text {TH}}$）、导通电阻漂移（$\Delta {R}_{\text {ON}}$）以及器件在一系列温度（$10~^{\circ }$C 至 $175~^{\circ ...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于650V肖特基p-GaN HEMT器件反向导通可靠性的研究具有重要的战略意义。GaN功率器件凭借其无需反并联二极管即可高效反向导通的特性，能够显著降低功率损耗并提升开关频率，这与我们在光伏逆变器和储能变流器领域追求的高效率、高功率密度目标高度契合。 该研究揭示的两...

Huake Su · Tao Zhang · Shengrui Xu · Yachao Zhang 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年7月

在本文中，首次展示了一种基于碳化硅（SiC）衬底的常关型 p 沟道氮化镓（GaN）金属 - 半导体场效应晶体管（MESFET），其具有高的 ${I}_{\text {ON}}$ / ${I}_{\text {OFF}}$ 比和无势垒欧姆接触。与基于硅（Si）衬底的极化增强型 p - GaN/AlN/AlGaN 相比，基于 SiC 衬底的相同设计外延片，其表面电位从 11 mV 降至 - 368 mV，同时接触电阻（ ${R}_{C}\text {)}$ ）降低了 1.9 倍，这是由与位错相关的电...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项p沟道GaN MESFET技术具有重要的战略参考价值。该技术实现了常关型p沟道器件，结合n沟道器件可构建互补型CMOS架构，这为我们在光伏逆变器和储能变流器中追求更高功率密度和效率提供了新的技术路径。 该器件在SiC衬底上实现了3.3×10⁷的超高开关比和83 mV/...

李畅王军 · 电子元件与材料 · 2025年1月 · Vol.44

为提升半导体器件小信号建模精度并避免优化过程陷入局部最优，提出一种基于改进斑马优化算法（IZOA）的氮化镓高电子迁移率晶体管（GaN HEMT）混合小信号建模方法。结合数学修正法与直接提取法建立初始模型，通过引入混沌映射、反向学习策略及动态概率机制的IZOA进一步优化参数。实验结果表明，该方法将平均误差由3.47%降至0.19%，较GWO和标准ZOA分别降低0.76%和0.33%，显著提升了建模精度与算法收敛性。

解读: 该GaN HEMT精确建模技术对阳光电源功率器件应用具有重要价值。在ST储能变流器和SG光伏逆变器中，GaN器件可实现更高开关频率和功率密度，但需精确小信号模型支撑电路设计。该IZOA优化方法将建模误差降至0.19%，可显著提升GaN功率模块的仿真精度，优化三电平拓扑设计中的寄生参数补偿和EMI抑制...

Junting Chen · Haohao Chen · Yan Cheng · Jiongchong Fang 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年2月

本文提出了一种经济高效的方法，用于抑制肖特基型 p 型氮化镓（GaN）栅高电子迁移率晶体管（HEMT）中漏极偏置引起的阈值电压（ ${V} _{\text {TH}}$ ）不稳定性。所提出的器件在栅极到漏极的访问区域内的介电层上有一个与源极相连的金属层，该金属层起到电压安全带的作用，将从漏极到 p-GaN 区域的电压耦合限制在一个确定的范围内。通过调整所提出结构中的介电层厚度，在漏极电压（ ${V} _{\text {DS}}$ ）为 400 V 时，p-GaN 区域所承受的电压电位被限制在 3...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项p-GaN栅极HEMT器件的阈值电压稳定性改进技术具有重要的战略价值。该技术通过创新的"电压安全带"结构，有效解决了GaN功率器件在高压应用中的核心痛点，这与我们在光伏逆变器和储能变流器领域对高可靠性功率半导体的需求高度契合。 在技术价值层面，该方案展现出三个关键优势...

Oguz Odabasi · Md. Irfan Khan · Xin Zhai · Harsh Rana 等5人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年9月

在本信函中，我们报道了一种新型增强型 N 极性深凹槽（NPDR）氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）。通过结合原子层蚀刻（ALE）和湿法蚀刻进行凹槽蚀刻实现了增强型模式操作。采用了具有高介电常数和高击穿场的 HfSiO 栅极电介质。通过等离子体辅助分子束外延（PAMBE）在低位错密度的轴向 N 极性 GaN 衬底上生长了外延结构。结果，在栅长（LG）为 75 nm 的情况下，实现了真正的常关操作，阈值电压为 +0.8 V，峰值饱和漏极电流为 1.5 A/mm，跨导为 0.55 S/mm...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项增强型N极深槽GaN HEMT技术具有重要的战略价值。该技术实现了真正的常关断（E-mode）特性，阈值电压达+0.8V，这对光伏逆变器和储能变流器的安全性和可靠性至关重要。相比传统常开型器件，增强型器件在系统失效时自动断开，可显著降低光伏和储能系统的安全风险。 该器...