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基于物理的斜角场板GaN HEMT SPICE模型
Physics-Based SPICE Model of Slant Field Plate GaN HEMTs
Md Hasnain Ansari · Avinash Lahgere · Sheikh Aamir Ahsan · Yogesh Singh Chauhan · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年7月
本文介绍了一种基于ASM - HEMT框架实现的、适用于带有倾斜场板（FP）的氮化镓高电子迁移率晶体管（GaN HEMT）的SPICE兼容紧凑模型。倾斜场板的几何形状对于优化电场分布和击穿性能至关重要，该模型将其近似为多级栅场板结构。研究表明，使用普通栅场板的传统高电子迁移率晶体管模型无法准确描述这些器件的电容特性。为克服这一局限性，在ASM - HEMT框架内开发了一种新的建模方法。该方法在保证计算效率的同时，确保了对器件行为的准确模拟。通过与TCAD仿真和实验数据进行验证，该模型在脉冲电流 ...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项针对斜场板GaN HEMT器件的SPICE物理模型研究具有重要的战略价值。GaN功率器件凭借其高频、高效、高功率密度特性，正成为光伏逆变器和储能变流器等核心产品的关键技术方向。 该模型的核心创新在于准确刻画斜场板结构对器件电容特性和击穿性能的影响。对于阳光电源而言，这...
作为多电平电源调制器瞬态振铃抑制方法的门极脉冲技术
Gate Pulsing as a Transient Ringing Reduction Method for Multilevel Supply Modulators
Connor Nogales · Zoya Popović · Gregor Lasser · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年8月
本文提出了一种门极脉冲技术，用于抑制多电平动态电压电源中的振铃现象，该电源主要用于GaN射频功率放大器（RFPA）的漏极偏置调制。通过优化门极驱动策略，该方法能在保持高瞬时带宽的同时，有效提升射频功率放大器在处理变包络信号时的平均效率。
解读: 该文献探讨的GaN器件驱动优化及多电平电路振铃抑制技术，对阳光电源的功率电子研发具有参考价值。虽然该研究侧重于射频领域，但其核心的宽禁带半导体（GaN）驱动控制与多电平拓扑优化，可迁移至阳光电源的高频高效户用逆变器或小型化充电桩模块设计中。建议研发团队关注该门极脉冲技术在降低高频开关损耗与电磁干扰（...
基于数字死区平均电流控制与负载电流前馈的主动纹波抑制技术
Active Ripple Suppression Technique Based on Digital Dead-Beat Average Current Control and Load Current Feed-Forward for IGBT and GaN Hybrid Half-Bridge Circuit in Fractional Power Processing Mode
Yanyan Jin · Guihua Mao · Nengmou Xu · Yingjie He 等5人 · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2025年10月 · Vol.73
本文针对IGBT与GaN混合半桥电路在分数功率处理模式下的负载动态响应差问题，提出一种结合数字死区平均电流控制与双支路负载电流前馈的主动纹波抑制技术，显著提升瞬态性能，并通过实验验证了其有效性。
解读: 该技术可直接应用于阳光电源ST系列储能变流器（PCS）及PowerTitan液冷储能系统中的多电平/混合开关拓扑，提升宽禁带器件协同效率与动态响应能力。建议在下一代高功率密度组串式逆变器和光储一体机中引入IGBT-GaN混合桥臂设计，结合iSolarCloud平台实现自适应死区控制参数在线优化，增强...
具有厚AlN势垒的AlN/GaN基HEMT器件在低压射频前端应用中表现出优异的功率与噪声性能
Thick-AlN-barrier AlN/GaN-based HEMTs with superior power and noise performance for low-voltage RF front-end applications
Haochen Zhang · Mingshuo Zhang · Hu Wang · Xinchuan Zhang 等5人 · Applied Physics Letters · 2025年3月 · Vol.126
本文报道了一种基于厚AlN势垒的AlN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT），适用于低压射频前端电路。通过优化AlN势垒层厚度，显著提升了器件的二维电子气密度与输运特性，在低工作电压下实现了高饱和电流与优异的射频功率增益。同时，器件表现出极低的最小噪声系数，归因于增强的沟道电场均匀性与抑制的短沟道效应。该HEMT在3 V以下供电时仍保持高性能，适用于5G及物联网等低功耗无线通信系统。
解读: 该AlN/GaN HEMT技术对阳光电源的功率器件升级具有重要参考价值。厚AlN势垒结构在低压条件下实现的高功率密度和低噪声特性，可应用于新一代SG系列光伏逆变器和ST系列储能变流器的射频控制电路，提升系统EMI性能。特别是在3V以下的低压工作特性，适合优化车载OBC和充电桩等对功耗敏感的产品的通信...
基于内部HEMT结构的AlGaN/GaN栅极阳极二极管建模用于高效微波整流损耗分析
Proposal of AlGaN/GaN Gated-Anode Diode Model Incorporating Internal HEMT Structure for Loss Analysis Toward Efficient Microwave Rectification
Tomoya Watanabe · Hidemasa Takahashi · Ryutaro Makisako · Akio Wakejima 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年6月
我们提出了一种基于氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）的栅控阳极二极管（GAD）新模型，旨在优化器件结构以实现高效微波整流。该模型纳入了一个能准确反映GAD器件结构的大信号HEMT模型。我们从已制备的AlGaN/GaN HEMT中提取了模型参数，并成功重现了在同一晶圆上制备的GAD的特性。我们使用所提出的GAD模型对桥式整流电路进行了大信号仿真。详细的损耗分析准确识别了器件内部功率损耗的来源。我们提出的GAD模型对于探索器件优化策略是有效的。
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于氮化镓高电子迁移率晶体管（GaN HEMT）的栅控阳极二极管建模技术具有重要的战略参考价值。该研究针对微波整流应用场景，提出了精确反映器件结构的大信号模型，并通过详细的损耗分析实现器件优化，这与我们在高效能量转换系统中追求的技术方向高度契合。 在光伏逆变器和储能变...
基于宽禁带半导体的二极管钳位多电平逆变器中开关电压不平衡问题的表征
Characterization of Switch Voltage Unbalance Issue in WBG-Based Diode Clamped Multilevel Inverters
Ali Halawa · Kangbeen Lee · Mikayla Benson · Jinyeong Moon 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 预计 2026年6月
基于宽禁带（WBG）半导体的多电平逆变器，特别是氮化镓（GaN）基中点钳位（NPC）拓扑，因其高开关速度、高效率和高功率密度而备受关注。然而，研究发现该拓扑存在独立于直流侧电容电压不平衡之外的开关器件电压不平衡问题，这可能影响系统的可靠性与性能。
解读: 该研究针对GaN器件在NPC多电平拓扑中的电压不平衡问题，对阳光电源的高功率密度组串式逆变器及户用光伏逆变器研发具有重要参考价值。随着阳光电源在产品中逐步引入宽禁带半导体以提升效率和功率密度，解决开关电压不平衡问题是确保系统长期可靠性的关键。建议研发团队在设计高频NPC拓扑时，重点优化驱动电路布局与...
一种基于子模块集成变换器的新型光伏系统配置
A New PV System Configuration Based on Submodule Integrated Converters
Omair Khan · Weidong Xiao · Mohamed Shawky El Moursi · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年5月
本文提出了一种新型子模块集成变换器（subMIC）配置，旨在通过细粒度最大功率点跟踪（MPPT）显著降低光伏组件间失配造成的功率损耗。该方案采用氮化镓（GaN）场效应管构建，实现了高效的太阳能采集。
解读: 该研究提出的子模块级MPPT技术对于提升光伏系统在复杂阴影环境下的发电效率具有重要参考价值。对于阳光电源而言，该技术可探索应用于户用光伏及工商业光伏的组串式逆变器产品线，通过引入细粒度功率优化技术，进一步提升系统在复杂屋顶环境下的能量产出。同时，文中采用的GaN器件技术与阳光电源追求高功率密度、高效...
基于数据手册参数的半桥MOSFET开关损耗分析建模
Analytical Switching Loss Modeling Based on Datasheet Parameters for mosfets in a Half-Bridge
Daniel Christen · Jurgen Biela · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年4月
现代宽禁带器件（如SiC或GaN）显著降低了开关损耗，引发了对软开关模式必要性的探讨。由于大多数半导体器件仅提供有限的损耗估算信息，在宽运行范围内进行精确损耗评估通常需要大量实验测量。本文提出了一种基于数据手册参数的分析建模方法，旨在简化开关损耗的评估过程。
解读: 该研究对阳光电源的核心产品线具有极高的应用价值。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 MOSFET，精确的损耗建模能显著提升产品效率评估的准确性，并缩短研发周期。通过该分析模型，研发团队可在设计阶段快速评估不同SiC器件在宽电压范围下的表现...
兆赫兹频率下GaN DC-DC升压变换器的动态温度测量
Dynamic Temperature Measurements of a GaN DC–DC Boost Converter at MHz Frequencies
Cristian Matei · Jonas Urbonas · Haris Votsi · Dustin Kendig 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年8月
为了实现可靠性预测，氮化镓（GaN）晶体管需要精确的峰值工作温度估计。本文提出了一种基于热反射技术的温度测量新方法，应用于GaN高电子迁移率晶体管。该测量系统具备亚微米空间分辨率和纳秒级时间分辨率，能够实现对高频开关条件下器件热特性的精确捕捉。
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，高频化（MHz）已成为技术演进趋势。GaN器件作为宽禁带半导体的代表，是实现高频、高效率设计的关键。本文提出的热反射测量技术为GaN器件在极端高频工况下的热设计提供了高精度验证手段，有助于优化阳光电源组串式逆变器及微型逆变器的散...
基于高质量叠层栅介质的Si衬底高效率AlN/GaN HEMT及其在K波段和Ka波段的应用
High-Efficiency AlN/GaN HEMTs With High-Quality Stacked Gate Dielectrics on Si Substrate for K- and Ka-Band Applications
Lingjie Qin · Jiejie Zhu · Qing Zhu · Bowen Zhang 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年6月
在本文中，我们报道了采用优化的 Al₂O₃/原位 SiN 堆叠栅介质、在 6 英寸硅衬底上制备的用于 K 波段和 Ka 波段应用的高性能 AlN/GaN 金属 - 绝缘体 - 半导体高电子迁移率晶体管（MIS - HEMT）。这些 MIS - HEMT 的栅长小于 0.2 微米，漏源间距为 3 微米，经频率相关的电容 - 电压（C - V）测量验证，其展现出卓越的电学特性和优异的界面质量。此外，通过应力测试证实了器件的可靠性。在 18 GHz 的大信号射频（RF）工作条件下，当漏极电压为 8 V...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这篇论文展示的AlN/GaN MIS-HEMT技术虽然聚焦于K/Ka波段射频应用，但其核心技术突破对我们在功率电子领域具有重要的参考价值和潜在协同效应。 该研究在6英寸硅基底上实现的高性能氮化镓器件，与阳光电源在光伏逆变器和储能变流器中大量使用的功率半导体技术路线高度相关...
基于6英寸Si衬底的高RF性能AlGaN/GaN HEMT用于低压应用
High RF Performance AlGaN/GaN HEMTs on 6-in Si Substrate for Low Voltage Applications
Yuxi Zhou · Jiejie Zhu · Bowen Zhang · Qiyu Wang 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年4月
本文展示了用于低压应用的、基于6英寸硅衬底且具有出色射频性能的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）。采用金属有机化学气相沉积法再生长n⁺ - InGaN欧姆接触，整片晶圆上的欧姆接触电阻平均值达到<0.08 Ω·mm。该器件栅长为220 nm，源漏间距为2.2 μm，饱和电流高达1689 mA/mm，峰值跨导为436 mS/mm。将晶圆减薄至100 μm后，对栅宽（Wg）为2×100 μm的HEMT在3.6 GHz下进行负载牵引测量，结果表明，在5 - 15 V的低漏极电压（Vd）下...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，该论文展示的基于6英寸硅基底的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）技术具有重要的战略参考价值，但其应用方向与我司核心产品存在显著差异。 该技术的核心优势在于低电压（5-15V）下的射频性能优化，在3.6GHz频段实现了业界领先的功率密度（最高4.35W/mm）...
多层PCB稳态温度计算工具
Steady-State Temperature Calculation Tool for Multilayer PCBs
Haitz Gezala Rodero · David Garrido · Igor Baraia-Etxaburu · Iosu Aizpuru 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2026年4月
氮化镓（GaN）器件在功率变换器中的应用显著提升了效率与功率密度，但也因热量高度集中带来了严峻的热管理挑战。高电流与紧凑的表面贴装封装导致PCB局部温度升高，形成可能降低系统可靠性的热点。
解读: 随着阳光电源在户用及工商业光伏逆变器、充电桩等产品中对功率密度要求的不断提高，GaN等宽禁带半导体应用日益广泛。该研究提出的PCB稳态温度计算工具，能够有效辅助研发团队在设计阶段快速评估高功率密度下的热分布，优化PCB布局，减少热点风险。这对于提升组串式逆变器及充电桩模块的长期运行可靠性具有重要工程...
电力电子封装组件高温可靠性综述
Survey of High-Temperature Reliability of Power Electronics Packaging Components
R. Khazaka · L. Mendizabal · D. Henry · R. Hanna · IEEE Transactions on Power Electronics · 2015年5月
为充分发挥SiC和GaN等宽禁带器件的高温运行优势，本文综述了能够承受200°C以上高温存储及大热循环的封装材料。研究重点在于解决极端高温环境下电力电子封装的可靠性挑战，以满足石油钻井、航空航天等特殊应用需求。
解读: 随着阳光电源在组串式逆变器和PowerTitan储能系统中对功率密度要求的不断提升，SiC器件的应用已成为主流。该文献探讨的200°C以上高温封装技术，对于优化阳光电源逆变器及PCS的散热设计、提升功率模块在极端环境下的寿命具有重要参考价值。建议研发团队关注高温封装材料的演进，以进一步减小系统体积，...
集成空芯变压器的氮化镓甚高频变换器
GaN VHF Converters With Integrated Air-Core Transformers
Zhiliang Zhang · Ke Xu · Zhi-Wei Xu · Jiahua Xu 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年4月
本文提出了一种空芯变压器集成方法，通过将变压器直接安装在多层PCB板内，并保持与顶层元件的适当距离，显著减小了PCB占用面积，从而实现了更高的功率密度。
解读: 该技术在提升功率密度方面具有显著优势，对阳光电源的户用光伏逆变器及小型化储能PCS产品线具有重要参考价值。随着宽禁带半导体（GaN）在甚高频（VHF）领域的应用，通过PCB集成空芯变压器可有效降低寄生参数，优化系统散热与体积。建议研发团队关注该集成工艺在小功率高频变换器中的应用，以进一步提升产品竞争...
基于PCB的磁集成与三相LLC设计优化
PCB-Based Magnetic Integration and Design Optimization for Three-Phase LLC
Rimon Gadelrab · Fred C. Lee · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年11月
LLC变换器在服务器和电信电源中效率极高，三相交错LLC在数千瓦功率等级下更具优势。然而，多相LLC的磁性元件设计复杂且成本高昂。本文提出一种基于高频GaN器件的三相LLC集成磁设计方案，旨在简化制造工艺并提升功率密度与成本效益。
解读: 该技术对阳光电源的户用及工商业储能系统（如PowerStack）中的DC-DC变换环节具有重要参考价值。随着储能系统向高功率密度和高效率演进，采用GaN器件配合PCB磁集成技术，可显著减小变换器体积并降低磁件制造难度。建议研发团队关注该集成方案在小功率储能PCS中的应用，以提升产品在紧凑型储能市场中...
GaN HEMT半桥故障瞬态的解析建模及其基于PCB嵌入式Rogowski线圈的过流保护
Analytical Modeling of Fault Transient in a GaN HEMT Half Bridge and Its Overcurrent Protection With PCB Embedded Rogowski Coils
P. T. Nandh Kishore · Sumit Kumar Pramanick · Soumya Shubhra Nag · IEEE Transactions on Industry Applications · 2024年10月
氮化镓高电子迁移率晶体管（GaN HEMT）的短路耐受时间（SCWT）较短，这对其可靠性提出了挑战，尤其在电动汽车充电器等中高功率应用中。本文基于电路中的状态变量和数据手册参数，对包含寄生元件的氮化镓高电子迁移率晶体管半桥结构中的短路故障瞬态进行建模。较高母线电压下的故障会导致瞬时功率损耗增加，进而使结温升高。这会导致器件的短路耐受时间缩短。该模型还用于估算不同直流母线电压下的故障清除时间。本文提出了一种用于氮化镓高电子迁移率晶体管的超快过流保护方案。该保护方案采用基于非侵入式印刷电路板嵌入式罗...
解读: 该研究对阳光电源的GaN器件应用具有重要参考价值。文中提出的PCB嵌入式Rogowski线圈过流保护方案可直接应用于ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的GaN功率模块设计中,有助于提升产品可靠性。特别是在1500V高压系统中,纳秒级故障检测能力可有效防止GaN器件损坏。该技术也可优化车载OBC充...
氧等离子体与后退火辅助表面氧化实现高阈值电压E型p-GaN HEMTs
Oxygen plasma and post-annealing assisted surface oxidation for high- _V_ th E-mode _p_-GaN HEMTs
Mao Jia · Bin Hou · Ling Yang · Zhiqiang Xue 等5人 · Applied Physics Letters · 2025年5月 · Vol.126
本文提出了一种结合氧等离子体处理与后退火工艺的表面氧化方法，用于制备高阈值电压（_V_th）的增强型p-GaN栅高电子迁移率晶体管（E-mode _p_-GaN HEMTs）。通过氧等离子体在p-GaN表面形成可控的氧化层，再经氮气氛围下高温退火优化界面质量，有效提升了栅介质与p-GaN间的界面特性，增强了Mg受主激活。该方法实现了稳定的增强型工作特性，阈值电压高达2.9 V，并显著降低了栅泄漏电流。研究为高性能E-mode HEMT器件的可控制备提供了可行方案。
解读: 该高阈值电压E型p-GaN HEMT技术对阳光电源的功率变换产品具有重要应用价值。通过氧等离子体和退火工艺提升的2.9V阈值电压，可显著改善GaN器件的开关特性和可靠性，特别适合应用于ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的高频化设计。降低的栅极漏电流有助于提升系统效率，对车载OBC等对功率密度要求...
基于测量的无源器件通用阻抗表示
General Impedance Representation of Passive Devices Based on Measurement
Tung Ngoc Nguyen · Handy Fortin Blanchette · Ruxi Wang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年8月
功率变换器中，高频噪声通过隔离屏障的寄生电容耦合至低压控制板，影响信号完整性。随着SiC和GaN等宽禁带半导体技术的应用，开关频率高达100MHz，使得噪声传播路径分析变得复杂。本文提出了一种基于测量的无源器件通用阻抗表示方法，旨在准确建模高频噪声路径，提升电力电子系统的电磁兼容性与控制稳定性。
解读: 该研究对阳光电源的核心产品线（如组串式逆变器、PowerTitan储能系统及风电变流器）具有重要意义。随着公司全面转向SiC功率器件以提升功率密度和效率，高频开关带来的EMI（电磁干扰）和信号完整性挑战日益严峻。该阻抗建模方法可应用于公司研发阶段的PCB布局优化与滤波器设计，有效抑制高频噪声对控制板...
氮化镓功率器件在低至4.2 K低温环境下的性能研究
Performance of GaN Power Devices for Cryogenic Applications Down to 4.2 K
Luca Nela · Nirmana Perera · Catherine Erine · Elison Matioli · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年7月
氮化镓（GaN）功率器件因其优异性能被广泛应用，但其在液氮温度（77 K）以下的低温环境（如航空航天、超导系统）下的表现尚不明确。本文深入探讨了主流GaN器件在极低温环境下的电学特性与性能演变。
解读: 该研究探讨了GaN器件在极端低温下的物理特性，虽然阳光电源目前的主流光伏逆变器和储能系统（如PowerTitan系列）主要运行在常规环境温度下，但随着公司向航空航天电源、极地/高海拔特殊环境光储系统及前沿超导储能技术的探索，该研究具有重要的技术储备价值。GaN器件的高频特性有助于提升未来组串式逆变器...
具有自动相位对齐EMI自抵消和BER感知扩频调制的GaN开关电源IC设计
Design of GaN Switching Power IC With Auto-Phase-Aligned EMI Adaptive Self-Cancellation and BER-Conscious Spread Spectrum Modulation
Lixiong Du · D. Brian Ma · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年11月
针对电动汽车自动驾驶应用中日益严峻的电磁干扰（EMI）挑战，本文开发了一种片上EMI自适应自抵消（ASC）技术。该技术结合自动相位对齐控制机制，在不同工况下均能有效抑制干扰，并引入BER感知扩频调制技术，在提升EMI抑制效果的同时兼顾信号传输质量。
解读: 该技术对阳光电源的电动汽车充电桩及高功率密度逆变器产品具有重要参考价值。随着充电桩向高频化、高功率密度方向演进，GaN器件的应用将成为趋势，但随之而来的EMI问题是产品认证的难点。本文提出的自动相位对齐EMI自抵消技术，可集成至充电桩的功率控制芯片中，有效降低滤波器体积，提升系统集成度。建议研发团队...
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