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采用SiNx/AlN介质叠层的全凹槽型常关GaN MIS-HEMT器件稳定性提升
Improved Stability of Fully Recessed Normally-Off GaN MIS-HEMTs With SiNx/AlN Dielectric Stack
Yu Li · Guohao Yu · Ang Li · Haochen Zhang 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年7月
本研究对采用低压化学气相沉积（LPCVD）-氮化硅（SiNx）/原子层沉积（ALD）-氮化铝（AlN）或等离子体增强原子层沉积（PEALD）-二氧化硅（SiO₂）/ALD - AlN 介质叠层的氮化镓（GaN）金属 - 绝缘体 - 半导体高电子迁移率晶体管（MIS - HEMT）进行了对比研究。与 SiO₂/AlN MIS - HEMT 的阈值电压漂移（$\Delta {V}_{\text {TH}}$）为 2.0 V 相比，SiNx/AlN MIS - HEMT 在 150 °C 下表现出最小...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于常关型GaN MIS-HEMT器件的研究具有重要的战略价值。该研究通过采用LPCVD-SiNx/ALD-AlN介质堆栈方案，显著提升了器件的阈值电压稳定性，这直接关系到我们光伏逆变器和储能变流器的核心竞争力。 在技术价值层面，该器件在150°C高温下仅产生-0.2...
用于高温应用的增强型GaN单片双向开关及其集成栅极驱动器
Enhancement-Mode GaN Monolithic Bidirectional Switch with Integrated Gate Driver for High Temperature Application
Yunsong Xu · Ang Li · Fan Li · Guohao Yu 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年11月
双向开关在电力应用中得到了广泛应用，特别是在交 - 交矩阵变换器和固态断路器中。本研究展示了一种基于氮化镓（GaN）的单片集成双向开关，其特点是采用了双栅高电子迁移率晶体管（HEMT），并且驱动器也集成在同一芯片上。所提出的双向 GaN 开关的实验结果（包括静态和瞬态特性）表明，该开关在高达 250 °C 的温度下具有稳定性。在 10 V 电压下，其工作频率已提高到 1 MHz。据我们所知，首次报道了该开关在 1 kHz 频率下作为 ±311 V 交流功率斩波器可在高达 250 °C 的高温下运...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项GaN基单片集成双向开关技术具有重要的战略价值。该技术实现了增强型GaN双向开关与驱动电路的单片集成，并展现出250°C高温稳定运行能力，这对我们在光伏逆变器、储能变流器及矩阵变换器等核心产品的性能提升具有显著意义。 技术价值方面，该双向开关在1 MHz高频运行和±3...
用于紧凑型开关电路的GHz带宽双线圈磁电流传感器
GHz-Bandwidth Twin-Coil Magnetic Current Sensors for Compact Switching Circuits
Yushi Wang · Zhaobo Zhang · Renze Yu · Saeed Jahdi 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 预计 2026年6月
针对SiC和GaN功率变换器中电流开关瞬态的精确测量需求，本文提出了一种高带宽、高抗扰度且易于集成的磁电流传感器。该传感器旨在解决高EMI环境下传统磁线圈测量精度不足的问题，为宽禁带半导体器件的快速开关特性分析提供了有效的测试手段。
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和GaN功率器件，开关频率的提升带来了严峻的EMI挑战和瞬态电流测量难题。该技术对于研发阶段的功率模块性能评估、驱动电路优化及EMI抑制至关重要。建议研发团队将其应用于高频功率变换器的测试平台，以提升对快速开关瞬态的捕捉能力，...
基于GaN的高频高能量传输推挽式超声脉冲逆变器
GaN-Based High-Frequency High-Energy Delivery Transformer Push–Pull Inverter for Ultrasound Pulsing Application
Han Peng · Juan Sabate · Kieran Andrew Wall · John S. Glaser · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年8月
本文研究了一种用于超声治疗系统的高频高压脉冲发生器。针对治疗应用中对MHz级脉冲爆发及长持续时间的需求，提出了一种基于GaN器件的推挽式逆变拓扑。该设计有效解决了高压切换下的能量传输与高频响应难题，实现了高功率密度与高效率的脉冲驱动。
解读: 该文献探讨了GaN器件在高频高压脉冲应用中的拓扑设计，体现了宽禁带半导体在提升功率密度方面的潜力。虽然超声应用与阳光电源的核心业务（光伏/储能）存在差异，但其高频驱动技术对阳光电源的研发具有参考价值：1. 在户用光伏逆变器或小型化充电桩中，利用GaN提升开关频率以减小磁性元件体积；2. 在iSola...
一种同时消除EMI关键振荡并降低宽禁带功率半导体开关损耗的直接方法
Direct Approach of Simultaneously Eliminating EMI-Critical Oscillations and Decreasing Switching Losses for Wide Bandgap Power Semiconductors
Lars Middelstaedt · Jianjing Wang · Bernard H. Stark · Andreas Lindemann · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年11月
电力电子电路中普遍存在由换流单元谐振引起的振荡，这会增加电路应力并产生电磁干扰（EMI），在SiC和GaN等宽禁带半导体的高速开关电路中尤为突出。本文提出了一种通过有源门极驱动技术抑制振荡的新方法，在不牺牲开关速度的前提下，有效平衡了EMI抑制与开关损耗优化，提升了高频功率变换器的性能。
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。随着公司组串式逆变器及PowerTitan系列储能PCS向高功率密度、高开关频率演进，SiC器件的应用已成为主流。该研究提出的有源门极驱动方案，能有效解决高频SiC应用中常见的电压尖峰与EMI难题，有助于进一步提升逆变器效率并简化滤波器设计。建议研发团...
基于开通延迟的共源共栅GaN器件在线结温提取
Online Junction Temperature Extraction for Cascode GaN Devices Based on Turn-On Delay
Zhebie Lu · Francesco Iannuzzo · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年8月
本文提出了一种创新的共源共栅（Cascode）氮化镓（GaN）器件在线结温监测方法，首次将开通延迟作为温度敏感电参数（TSEP）。文章详细分析了开通过程，推导了开通延迟的表达式，并明确了影响因素，为高频功率变换器的热管理提供了新思路。
解读: 随着阳光电源在户用光伏逆变器及高功率密度充电桩领域对高频化、小型化的追求，GaN器件的应用日益广泛。该研究提出的基于开通延迟的在线结温监测技术，能够有效提升功率模块的可靠性评估精度，降低冗余设计成本。建议在阳光电源的户用逆变器及小型化充电桩研发中，探索将此算法集成至iSolarCloud智能运维平台...
负栅压关态下p-GaN HEMT重离子辐照硬度的实验研究
Experimental Study of Heavy Ion Irradiation Hardness for p-GaN HEMTs Under Off-State With Negative Gate Voltage
Xintong Xie · Shuxiang Sun · Jingyu Shen · Renkuan Liu 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年5月
本研究首次证明，关态时施加负栅极电压（ ${V} _{\text {GS}}$ ）可提高 100 V 增强型 p 型氮化镓高电子迁移率晶体管（E - mode p - GaN HEMTs）的单粒子效应（SEE）抗扰度。当受到线性能量转移为 78.40 MeV/（mg/cm²）的钽离子辐照时，与施加零 ${V} _{\text {GS}}$ 相比，施加负 ${V} _{\text {GS}}$ 可显著降低辐照期间的单粒子瞬态（SET）电流峰值。此外，负 ${V} _{\text {GS}}$ 可抑...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于p-GaN HEMT器件抗辐射加固技术的研究具有重要的战略参考价值。GaN基功率器件因其高频、高效、高功率密度特性，正逐步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。 该研究首次验证了在关断状态下施加负栅压可显著提升p-GaN HEMT的抗单粒子效应能力，...
负偏压下阈值电压不稳定性和具有铁电电荷俘获栅堆叠的GaN三栅HEMT器件的栅极可靠性
Negative bias threshold voltage instability and gate reliability in GaN tri-gate HEMTs with ferroelectric charge-trap gate stack
Rahul Rai · Khanh Quoc Nguyen · Hung Duy Tran · Viet Quoc Ho · Applied Physics Letters · 2025年9月 · Vol.127
本文研究了采用铁电电荷俘获栅堆叠的GaN三栅高电子迁移率晶体管（HEMT）在负偏压应力下的阈值电压不稳定性及栅极可靠性。实验结果表明，负栅偏压导致显著的阈值电压漂移，主要源于栅介质中电荷俘获态的动态响应及铁电层的极化翻转。通过温度依赖性和时间演化分析，揭示了界面态和体陷阱的协同作用机制。该工作为理解高密度电荷俘获栅堆叠中的可靠性退化机理提供了依据，并对增强型GaN功率器件的稳定性优化具有指导意义。
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。铁电电荷俘获栅堆叠结构的阈值电压稳定性问题直接影响SG系列高频逆变器和ST系列储能变流器的可靠性。研究发现的界面态和体陷阱协同作用机理,有助于优化我司新一代GaN器件的栅极设计,提升产品稳定性。特别是对1500V大功率系统和车载OBC等高频应用场...
高频谐振与软开关DC-DC变换器中氮化镓晶体管的评估
Evaluation of Gallium Nitride Transistors in High Frequency Resonant and Soft-Switching DC–DC Converters
David Reusch · Johan Strydom · IEEE Transactions on Power Electronics · 2015年9月
氮化镓（GaN）功率器件相比成熟的硅（Si）MOSFET，具有实现更高效率和更高开关频率的潜力。本文评估了GaN晶体管在高频谐振和软开关应用中提升效率与功率密度的能力，并通过实验进行了验证。
解读: GaN作为第三代半导体，是阳光电源提升产品功率密度和转换效率的关键技术储备。在户用光伏逆变器及小型化充电桩产品中，利用GaN的高频特性可显著减小磁性元件体积，从而实现更轻便的产品设计。建议研发团队关注GaN在高频软开关拓扑（如LLC）中的应用，以优化PowerStack等储能系统中的DC-DC变换模...
一种零电压开关、物理柔性多电平氮化镓DC-DC变换器
A Zero-Voltage-Switching, Physically Flexible Multilevel GaN DC–DC Converter
Derek Chou · Yutian Lei · Robert C. N. Pilawa-Podgurski · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年1月
本文研究了一种旨在提升功率密度的多电平DC-DC变换器。通过采用飞跨电容多电平拓扑与氮化镓（GaN）器件，实现了零电压开关（ZVS），有效解决了系统小型化过程中的热管理、重量及空间布局限制问题，为高功率密度电力电子系统提供了创新解决方案。
解读: 该技术对阳光电源的户用光伏逆变器及电动汽车充电桩产品线具有重要参考价值。随着户用产品向轻量化、小型化发展，GaN器件结合多电平拓扑能显著提升功率密度并降低开关损耗。建议研发团队关注该拓扑在提升充电桩模块效率及减小户用逆变器体积方面的应用潜力。此外，其“物理柔性”特性为未来集成化程度更高的分布式能源系...
面向封装GaN器件的物理导向器件模型
Physics-Oriented Device Model for Packaged GaN Devices
Dhawal Dilip Mahajan · Sayed Ali Albahrani · Raj Sodhi · Takashi Eguchi 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年6月
本文探讨了基于物理的紧凑模型在封装GaN器件中的应用。相比经验模型，物理模型在不同偏置条件下表现出更好的一致性与连续性，能精确描述电流-电压（I-V）和电容-电压（C-V）特性，并有效实现工艺参数与几何尺寸的缩放，为高频功率变换器的设计提供了更可靠的仿真基础。
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器件的应用日益广泛。该物理模型能显著提升电路仿真精度，帮助研发团队在设计阶段更准确地预测高频开关下的损耗与电磁干扰，从而优化组串式逆变器及充电桩的PCB布局与散热设计。建议研发部门引入此类物理模型，以替代传统的行为级模型，缩...
氮化镓场效应管功率变换器开关损耗的时频域表征
Time- and Frequency-Domain Characterization of Switching Losses in GaN FETs Power Converters
Marco A. Azpurua · Marc Pous · Ferran Silva · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年3月
本文提出了一种用于表征氮化镓（GaN）场效应管在电力电子应用（特别是DC-DC变换器）中开关损耗的时频域分析方法。传统方法主要通过时域内瞬时电压电流乘积的积分来测量开关损耗，而本文通过引入时频分析技术，更精确地评估了高频开关条件下的损耗特性。
解读: GaN作为宽禁带半导体，是实现高功率密度和高效率的关键。阳光电源在户用光伏逆变器及小型化储能PCS中，正逐步探索GaN器件的应用以提升转换效率并减小体积。该研究提出的时频域表征方法，有助于研发团队更精准地评估GaN器件在复杂工况下的损耗，优化高频驱动电路设计，从而提升产品在轻载效率和热管理方面的竞争...
基于Si衬底的高性能薄势垒增强型AlGaN/GaN HEMT用于低压射频应用
High RF Performance Enhancement-Mode Thin-Barrier AlGaN/GaN HEMTs on Si Substrate for Low-Voltage Applications
作者未知 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年5月
本研究展示了用于低压射频应用的硅衬底高性能增强型（E 型）AlGaN/GaN 高电子迁移率晶体管（HEMT）。采用薄势垒 AlGaN（7 纳米）和基于 CF₄的栅极凹槽刻蚀工艺，实现了 0.13 伏的正阈值电压。得益于低压化学气相沉积（LPCVD）生长的 SiN 应变层，薄势垒 AlGaN/GaN 异质结构的方块电阻从 410 欧姆/平方降至 280 欧姆/平方。因此，所制备的具有再生长欧姆接触且源漏间距为 850 纳米的 E 型薄势垒 AlGaN/GaN HEMT 展现出约 1.4 安/毫米的...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于硅基底的增强型薄势垒AlGaN/GaN HEMT技术对我们的核心产品线具有重要的战略价值。该技术通过7nm超薄势垒结构和CF4栅极刻蚀工艺实现了0.13V的正阈值电压，配合LPCVD生长的SiN应变层将面电阻降至280Ω/sq，这些特性直接契合了光伏逆变器和储能变流...
一种用于无线电能传输应用的高效率基于GaN的单级6.78 MHz发射器
A High-Efficiency GaN-Based Single-Stage 6.78 MHz Transmitter for Wireless Power Transfer Applications
Ling Jiang · Daniel Costinett · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年8月
本文提出了一种单级6.78 MHz发射器，可将市电交流直接转换为用于无线电能传输的稳压高频交流输出。该拓扑集成了工作在断续导通模式的图腾柱整流器和非对称电压抵消控制的全桥逆变器，相比传统多级级联发射器，显著提升了效率与集成度。
解读: 该技术主要针对高频无线充电领域，虽然与阳光电源目前核心的光伏逆变器及储能系统（PowerTitan/PowerStack）业务关联度较低，但其采用的GaN器件和高频单级拓扑设计具有前瞻性。在阳光电源的电动汽车充电桩产品线中，随着未来大功率无线充电技术的发展，此类高频高效拓扑可作为技术储备，用于提升充...
GaN器件的持续振荡建模及其定量抑制方法
The Sustained Oscillation Modeling and Its Quantitative Suppression Methodology for GaN Devices
Jian Chen · Quanming Luo · Yuqi Wei · Xinyue Zhang 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年7月
氮化镓（GaN）器件因优异性能在电力电子中应用广泛，但其低寄生参数和高开关速度导致系统更易产生不稳定性。本文针对GaN器件特有的持续振荡问题进行建模，并提出定量抑制方法，以解决由此引发的电压过冲及系统失效风险。
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器件的应用成为技术演进的重要方向。该研究提出的振荡建模与抑制方法，能有效解决GaN器件在高频开关下的电磁干扰与电压应力问题，提升产品可靠性。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驱动电路设计中，引入该定量抑...
1200V E型p-GaN栅极HEMT的电荷平衡设计以提升击穿电压和动态稳定性
Charge Balance Design of 1200-V E-Mode p-GaN Gate HEMT Toward Enhanced Breakdown Voltage and Dynamic Stability
Junjie Yang · Jingjing Yu · Jiawei Cui · Sihang Liu 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年4月
本研究探究了蓝宝石衬底上1200 V增强型横向超结p-GaN栅高电子迁移率晶体管（SJ - HEMT）的电荷平衡设计。电荷平衡通过交替的p柱和n柱形成，其中p柱为减薄的p - GaN条带，n柱为二维电子气条带。通过调节p柱和n柱的宽度，研究了电荷平衡设计对SJ - HEMT静态和动态性能的影响。具有电荷平衡的SJ - HEMT的击穿电压（BV）达到2655 V，且击穿电压与栅漏间距（${L}_{\text {GD}}$）之比高达1.56 MV/cm。值得注意的是，SJ - HEMT能有效抑制俘获...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项1200V增强型p-GaN栅极HEMT的电荷平衡设计研究具有重要的战略价值。该技术通过创新的横向超结结构设计，在蓝宝石基底上实现了2655V的击穿电压和1.56 MV/cm的高BV/LGD比，这一性能突破对我们的光伏逆变器和储能变流器产品线具有直接应用意义。 当前阳光...
基于p-GaN栅极HEMT的高速紫外光电探测器用于火焰监测
High-Speed Ultraviolet Photodetector Based on p-GaN Gate HEMT for Flame Monitoring
作者未知 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年2月
本研究设计并制备了一种以 p - GaN 栅极高电子迁移率晶体管（HEMT）为基础的紫外光电探测器（PD），其敏感面积为 \(2.0\times 10^{-5}\) \(cm^2\)。采用 AlGaN/氮化镓（GaN）异质结构以获得二维电子气（2DEG）作为导电通道，使得该探测器具有 \(8.07\times 10^{4}\) A/W 的高光响应度、360 nm 处的陡峭截止波长、 \(1.80\times 10^{6}\) 的高紫外 - 可见光抑制比，上升时间和下降时间分别为 0.12 ms ...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于p-GaN栅极HEMT的紫外光电探测技术虽然主要面向火焰监测等军事航天应用，但其底层的氮化镓（GaN）技术路线与我司在功率电子领域的战略方向高度契合，具有重要的技术借鉴价值。 该研究展示的AlGaN/GaN异质结构及二维电子气（2DEG）导电通道技术，本质上与我司...
一种应用于SiC和GaN晶体管的通用SPICE场效应管模型
A Universal SPICE Field-Effect Transistor Model Applied on SiC and GaN Transistors
Achim Endruschat · Christian Novak · Holger Gerstner · Thomas Heckel 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年9月
本文提出了一种与技术和半导体材料无关的通用场效应管SPICE模型。该行为仿真模型基于测量数据构建，通过查找表与解析方程相结合的混合方法，实现了对温度相关输出特性的精确建模，从而在保证精度的同时显著提升了仿真速度。
解读: 宽禁带半导体（SiC/GaN）是阳光电源提升逆变器及储能PCS功率密度与效率的核心技术。该通用SPICE模型能够显著优化研发阶段的电路仿真精度，特别是针对高频开关下的损耗评估与热特性分析。在组串式逆变器与PowerTitan系列储能变流器的设计中，应用此模型可缩短功率模块的选型与验证周期，提升系统在...
基于GaN的零电压开关无桥双SEPIC PFC整流器及其集成电感研究
GaN-Based ZVS Bridgeless Dual-SEPIC PFC Rectifier With Integrated Inductors
Yunfeng Liu · Xiaosheng Huang · Yi Dou · Ziwei Ouyang 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年10月
本文研究了一种基于氮化镓（GaN）器件的无桥双SEPIC功率因数校正（PFC）整流器。该拓扑实现了全输入电压范围内的零电压开关（ZVS）导通，适用于降压型AC-DC变换场景。文章详细分析了其工作原理及ZVS实现的理论基础。
解读: 该技术对阳光电源的户用光伏逆变器及电动汽车充电桩业务具有重要参考价值。随着功率密度要求的提升，GaN器件在AC-DC前端的应用成为趋势。该拓扑实现的ZVS特性有助于降低开关损耗，提升系统效率，特别是在户用逆变器的小型化设计及充电桩的高效整流模块中具有应用潜力。建议研发团队关注其集成电感设计带来的体积...
基于移相调制的氮化镓开关电容变换器简化建模与控制
Simplified Modeling and Control of a GaN Switched-Capacitor Converters With Phase Shift Modulation
Hongyang Xie · Rui Li · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年12月
本文针对一种新型开关电容变换器，提出了基于移相调制的简化建模与控制方法。该变换器凭借模块化拓扑实现了高电压增益、高效率及高功率密度。针对多模块级联下建模困难的问题，本文提供了通用且精确的数学模型，为提升电力电子变换器的设计效率与性能提供了理论支持。
解读: 该技术对阳光电源的户用光伏逆变器及小型储能系统具有重要参考价值。随着氮化镓（GaN）器件在功率密度提升方面的潜力不断释放，该简化建模方法有助于缩短研发周期，优化变换器控制策略。建议研发团队关注该模块化拓扑在微型逆变器或高压直流变换环节的应用，以进一步提升产品效率并减小体积，从而在户用及工商业场景中保...
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