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一种高功率密度零电压开关图腾柱功率因数校正变换器
A High Power Density Zero-Voltage-Switching Totem-Pole Power Factor Correction Converter
Ali Tausif · Ahmet Faruk Bakan · Serkan Dusmez · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年1月
功率因数校正（PFC）电路是高功率电源的核心，但体积占比大。为减小被动元件体积，需将开关频率提升至数百kHz。本文针对氮化镓（GaN）器件在硬开关条件下存在的挑战，提出了一种高功率密度零电压开关（ZVS）图腾柱PFC变换器方案。
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业务具有重要参考价值。随着户用逆变器向轻量化、高功率密度方向发展，采用GaN器件的图腾柱PFC拓扑能有效提升效率并减小体积。建议研发团队关注该ZVS技术在提升系统转换效率方面的应用，以优化充电桩模块的散热设计及功率密度，进一步增强阳光电源在分布式电源及...
基于硅衬底的E模AlN/GaN HEMT在3.6 GHz下实现80.4%功率附加效率用于低电源电压射频功率应用
E-Mode AlN/GaN HEMTs on Si With 80.4% PAE at 3.6 GHz for Low-Supply-Voltage RF Power Applications
Guangjie Gao · Zhihong Liu · Lu Hao · Fang Zhang 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2024年11月
在硅衬底上制备了具有 160 纳米 T 形凹槽栅的增强型（E 型）AlN/GaN 高电子迁移率晶体管（HEMT）。所制备的器件阈值电压（${V}_{\text {TH}}$）为 +0.35 V，最大漏极电流（${I}_{\text {DMAX}}$）为 1.58 A/mm，导通电阻（${R}_{\text {ON}}$）低至 1.8 Ω·mm，峰值跨导（${G}_{\text {MMAX}}$）超过 580 mS/mm。截止频率（${f}_{\text {T}}$）达到 85 GHz，最大振荡频...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项增强型AlN/GaN HEMT技术展现出显著的战略价值。该器件在低供电电压（6V）下实现80.4%的功率附加效率（PAE），这一突破性指标直接契合我们光伏逆变器和储能变流器对高效功率转换的核心需求。 技术优势方面，该器件的正阈值电压（+0.35V）实现了常关特性，这对...
具有超薄势垒结构的6英寸高压GaN基增强型HEMT：界面质量及其可靠性
6-in. high-voltage GaN-based E-mode HEMTs with ultrathin barrier structures: Interface quality and its reliability
Nan Sun · Ronghua Wang · Runxin Microelectronics Corporation · Wuxi China Resources Huajing Microelectronics Corporation 等6人 · Applied Physics Letters · 2025年3月 · Vol.126
本文报道了基于6英寸硅衬底的高压增强型GaN高电子迁移率晶体管（E-HEMT），采用超薄势垒层结构。通过优化界面控制与材料生长工艺，显著提升了异质结界面质量，有效降低了界面态密度并改善了二维电子气特性。器件表现出优异的击穿电压与导通电阻平衡特性，并在高温反向偏压应力下展现出良好的长期可靠性，界面退化机制被系统分析。该研究为高性能、高可靠GaN功率器件的规模化制造提供了技术支撑。
解读: 该研究的超薄势垒GaN E-HEMT技术对阳光电源的功率变换产品具有重要应用价值。6英寸晶圆规模化制造工艺可降低GaN器件成本,有利于在SG系列逆变器和ST系列储能变流器中推广应用。优化的界面质量和可靠性特性可提升产品在高温、高压工况下的稳定性,特别适合PowerTitan等大功率储能系统。器件优异...
利用单片双向氮化镓开关的压缩型Buck-Boost变换器分析与设计
Analysis and Design of a Condensed Buck–Boost Converter Utilizing Monolithic Bidirectional GaN Switches
Aklilu Aron · Paulin Eliat-Eliat · Justin Buonato · Samantha Coday · IEEE Transactions on Power Electronics · 2026年1月
本文提出了一系列压缩型Buck-Boost（CoBB）变换器，利用新型单片双向氮化镓（GaN）开关，实现了宽范围运行及双向功率流动，旨在支持可再生能源与储能系统在电网及电动汽车驱动中的集成。
解读: 该技术对阳光电源的核心业务具有高度战略价值。首先，单片双向GaN开关的应用可显著提升储能变流器（如PowerTitan、PowerStack系列）的功率密度和转换效率，减小体积。其次，该拓扑支持宽范围双向运行，非常契合光储一体化系统及电动汽车充电桩对高效、紧凑型DC-DC变换器的需求。建议研发团队关...
一种基于GaN eHEMT器件的快速开关集成全桥功率模块
A Fast-Switching Integrated Full-Bridge Power Module Based on GaN eHEMT Devices
Asger Bjorn Jorgensen · Szymon Beczkowski · Christian Uhrenfeldt · Niels Hogholt Petersen 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年3月
为充分发挥宽禁带半导体器件的优势，需开发新型封装及功率模块结构。针对千瓦级功率应用，传统封装体积庞大，难以集成驱动与测量电路。本文提出了一种基于GaN eHEMT器件的快速开关集成功率模块，通过优化封装结构提升了开关性能并实现了电路的高度集成。
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（如PowerStack系列）具有重要参考价值。GaN器件的高频特性可显著缩小磁性元件体积，提升功率密度，助力产品小型化与轻量化。建议研发团队关注该模块的集成封装工艺，以解决高频开关下的寄生参数与电磁干扰问题，从而提升阳光电源在户用储能及微型逆变器领域的...
最小化氮化镓功率HEMT的输出电容损耗
Minimizing Output Capacitance Loss in GaN Power HEMT
Qihao Song · Adam Briga · Valery Veprinsky · Roman Volkov 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年8月
输出电容（COSS）损耗（EDISS）源于功率器件在充放电循环中的非理想特性。尽管理想状态下该过程应无损耗，但研究表明，对于高频软开关应用中的宽禁带半导体器件，该损耗已成为关键的效率瓶颈。本文探讨了其物理起源及降低该损耗的优化策略。
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和高效率的追求，GaN器件的应用已成为技术迭代的关键。该研究针对GaN器件在高频软开关下的COSS损耗优化，直接关系到逆变器在轻载及高频工作模式下的转换效率提升。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，引入该损耗模型进行电路参...
硅IGBT、碳化硅MOSFET和氮化镓HEMT在低至10毫开尔文深低温环境下的首次特性表征
First Characterization of Si IGBT, SiC MOSFET, and GaN HEMT at Deep Cryogenic Temperatures Down to 10 Millikelvins
Xin Yang · Zineng Yang · Matthew Porter · Linbo Shao 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2026年2月
本文首次研究了Si IGBT、SiC MOSFET和GaN HEMT在深低温（T < 4.2 K）环境下的电气特性。深低温电力电子转换在量子计算、空间探测等领域具有重要意义，但目前缺乏相关器件在高压及动态开关性能方面的研究数据。
解读: 该研究探讨了功率器件在极低温环境下的极限性能，目前阳光电源的核心业务（光伏、储能、风电、充电桩）主要运行在常规环境温度下，该技术尚处于基础物理研究阶段。然而，随着量子计算辅助能源管理及极端环境空间能源系统的兴起，宽禁带半导体（SiC/GaN）在极端工况下的可靠性数据可为未来前瞻性技术储备提供参考。建...
共源共栅GaN/SiC：一种用于高频应用的新型宽禁带异质功率器件
Cascode GaN/SiC: A Wide-Bandgap Heterogenous Power Device for High-Frequency Applications
Jiale Xu · Lei Gu · Zhechi Ye · Saleh Kargarrazi 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年6月
无线电能传输和等离子发生器等高频应用日益增多。提高开关频率可减少无源元件的储能需求，从而提升功率密度。然而，高频运行对开关器件的性能提出了更高要求。本文探讨了Cascode GaN/SiC异质结构器件，旨在通过结合两种宽禁带材料的优势，解决高频应用中的开关损耗与驱动难题。
解读: 该技术对阳光电源的组串式逆变器及户用储能产品具有重要参考价值。随着光伏逆变器向更高功率密度和更小体积演进，高频化是必然趋势。GaN与SiC的异质集成方案能有效平衡开关速度与驱动可靠性，有助于优化逆变器及PCS（储能变流器）的磁性元件设计，降低整机损耗。建议研发团队关注该器件在小型化户用逆变器及高频D...
高频GaN变换器PCB电感设计方法
Design Method of PCB Inductors for High-Frequency GaN Converters
Ammar Chafi · Nadir Idir · Arnaud Videt · Hassan Maher · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年1月
新型氮化镓（GaN）功率晶体管凭借纳秒级的开关速度，使变换器工作频率提升至兆赫兹量级，从而减小无源元件体积并提升功率密度。然而，储能电感仍占据变换器较大空间。本文提出了一种PCB电感设计方法，旨在优化高频GaN变换器中的电感设计，以进一步提升系统功率密度。
解读: 该技术对于阳光电源提升光伏逆变器及储能PCS的功率密度具有重要参考价值。随着GaN器件在户用光伏逆变器及小型化储能系统中的应用潜力增加，PCB集成电感技术能有效降低系统体积与寄生参数，提升转换效率。建议研发团队关注该设计方法在轻量化、高频化产品线中的应用，特别是在PowerStack等储能系统的高频...
基于GaN的逆变器损耗建模的影响因素与考量
Factors and Considerations for Modeling Loss of a GaN-based Inverter
Zhe Yang · Paige Renne Williford · Edward A. Jones · Jianliang Chen 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年3月
本文研究了四个常被忽视的因素对GaN全桥逆变器损耗模型的影响：器件寄生电容、变功率下的结温动态特性、壳温估算以及无源元件的详细考量。文章提出了综合考虑上述因素的转换器损耗计算流程，旨在提升高频电力电子系统的建模精度。
解读: 随着阳光电源在户用及工商业光伏逆变器中对高功率密度和高效率的追求，GaN等宽禁带半导体技术的应用已成为提升产品竞争力的关键。本文提出的损耗建模方法论，能够精准指导阳光电源研发团队在设计阶段优化散热布局与磁性元件选型，特别是在高频化趋势下，对降低组串式逆变器及微型逆变器的热应力、延长功率模块寿命具有重...
电动汽车充电系统中宽禁带器件维也纳整流器的可靠性测试
Reliability Test on Vienna Rectifier for Wide Bandgap Devices in EV Charging Systems
Bharaneedharan Balasundaram · P. Suresh · Parvathy Rajendran · It Ee Lee 等5人 · IEEE Access · 2024年12月
本研究考察维也纳整流器配置中几种电子元件的可靠性，这是功率转换系统的关键拓扑。由于当今电力电子对效率、功率密度和运行可靠性要求更高，元件选择越来越重要。研究包括极端可靠性测试如温度循环、电气过载和高频长时间运行。GaN MOSFET在多方面优于Si和SiC MOSFET，如降低导通和开关损耗、更好热管理和随时间更一致的性能。虽然GaN MOSFET总体和特别在高频高温下性能更好，SiC MOSFET相比传统Si器件显示一些改进。电容、二极管、MOSFET和电感在不同应力条件下测试可靠性。二极管和...
解读: 该宽禁带器件可靠性研究对阳光电源充电桩产品具有核心价值。阳光在电动汽车充电领域布局快充桩和充电站，GaN和SiC器件是关键技术。该维也纳整流器可靠性测试结果验证了阳光SiC/GaN器件应用策略的正确性。阳光可优化充电模块设计，采用GaN器件提升高频性能和功率密度，降低热应力和提升系统可靠性，支持80...
不同偏置条件下AlGaN/GaN HEMT的单粒子效应
Single-Event Effects of AlGaN/GaN HEMTs Under Different Biases
Ling Lv · Changjuan Guo · Muhan Xing · Xuefeng Zheng 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年3月
本文从实验和TCAD仿真两方面系统研究了AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）器件在关态、半开态和开态下的单粒子效应（SEEs）。实验结果表明，重离子辐射对处于关态的器件造成的损伤最为严重。随着漏源电压的增加，可观察到单粒子效应引发的无损伤、漏电退化和灾难性失效三个区域。仿真结果显示，关态下的峰值电场最大，且在高电压偏置下电流收集现象更为显著，这进一步证实了关态下单粒子效应的严重性。研究表明，关态下的高单粒子瞬态电流会对器件造成永久性损伤，导致器件漏电流增加。
解读: 从阳光电源的业务角度来看，这项关于AlGaN/GaN HEMT器件单粒子效应的研究具有重要的战略意义。GaN功率器件凭借其高频、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。 该研究系统揭示了GaN HEMT在不同偏置...
解决基于GaN-FET的单相并网差模逆变器中的实际设计问题
Resolving Practical Design Issues in a Single-Phase Grid-Connected GaN-FET-Based Differential-Mode Inverter
Abhijit Kulkarni · Ankit Gupta · Sudip K. Mazumder · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年5月
针对光伏微逆变器需升压的需求，本文研究了基于高频变压器隔离的差模Ćuk逆变器（DMCI）。该拓扑具备天然的电压提升能力和高功率密度。文章重点探讨了在采用GaN-FET功率器件实现该拓扑时所面临的实际设计挑战与解决方案。
解读: 该研究聚焦于高功率密度微逆变器拓扑及GaN器件应用，与阳光电源户用光伏逆变器产品线高度相关。随着户用市场对小型化、高效率要求的提升，引入GaN等宽禁带半导体技术是提升功率密度的关键路径。差模Ćuk拓扑的电压提升特性可优化低压光伏组件的接入方案。建议研发团队关注该拓扑在高频化设计中的EMI抑制及驱动保...
用于650V氮化镓半桥的超低输入输出电容PCB嵌入式双输出栅极驱动电源
Ultralow Input–Output Capacitance PCB-Embedded Dual-Output Gate-Drive Power Supply for 650 V GaN-Based Half-Bridges
Bingyao Sun · Rolando Burgos · Dushan Boroyevich · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年2月
宽禁带器件通过高频运行提升了功率转换器的效率与功率密度，但同时也加剧了电磁干扰（EMI）。栅极驱动电源的寄生隔离电容是EMI耦合的关键路径。本文提出了一种PCB嵌入式双输出栅极驱动电源，通过降低寄生电容，有效抑制了EMI辐射与传导，为高频GaN功率变换器的设计提供了优化方案。
解读: 随着阳光电源在组串式逆变器及户用储能产品中对功率密度要求的不断提升，GaN等宽禁带半导体器件的应用成为技术演进的关键。该研究针对GaN高频开关带来的EMI挑战，提出了极具价值的栅极驱动电源优化方案。对于阳光电源而言，该技术可直接应用于新一代高频高效逆变器及微型逆变器的开发中，有助于在缩小产品体积的同...
用于三相宽禁带功率变换器的快速处理Sigma-Delta策略及共模电压抑制
Fast-Processing Sigma–Delta Strategies for Three-Phase Wide-Bandgap Power Converters With Common-Mode Voltage Reduction
David Lumbreras · Jordi Zaragoza · Nestor Berbel · Juan Mon 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年7月
本文针对采用氮化镓（GaN）半导体器件的电压源变换器（VSC），提出了一系列降低共模电压的Sigma-Delta调制（RCMV-ΣΔ）策略。通过扩展频谱调制技术，有效改善了宽禁带功率变换器的电磁兼容性（EMC），并提出了三种新型调制技术以优化变换器性能。
解读: 该技术对阳光电源的组串式光伏逆变器及户用储能产品具有重要参考价值。随着GaN等宽禁带器件在高功率密度逆变器中的应用普及，电磁干扰（EMI）控制成为设计难点。RCMV-ΣΔ调制策略能在提升开关频率的同时有效抑制共模电压，有助于减小滤波器体积，提升整机功率密度。建议研发团队在下一代高频化、小型化逆变器设...
基于di/dt传感器的GaN器件过温保护电路
Overtemperature Protection Circuit for GaN Devices Using a di/dt Sensor
Mohammad H. Hedayati · Jianjing Wang · Harry C. P. Dymond · Dawei Liu 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年7月
功率半导体器件存在结温限制，但在运行的变换器中直接测量密封器件内部温度较为困难。本文提出一种利用温度敏感的电气特性进行温度推断的方法，以GaN器件为例，通过观测其开通时的最大电流斜率（di/dt）来实现过温保护。
解读: 随着阳光电源在户用光伏逆变器及微型逆变器中对高功率密度要求的提升，GaN器件的应用日益广泛。由于GaN器件对热应力极其敏感，传统的外部热敏电阻难以实时反映结温。该技术通过监测di/dt实现过温保护，无需额外传感器，有助于提升阳光电源户用逆变器及充电桩产品的可靠性与功率密度。建议研发团队评估该方案在下...
PowerSynth 2：高密度三维多芯片功率模块的物理设计自动化
PowerSynth 2: Physical Design Automation for High-Density 3-D Multichip Power Modules
Imam Al Razi · Quang Le · Tristan M. Evans · H. Alan Mantooth 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年4月
随着宽禁带半导体（SiC和GaN）的应用，电力电子变换器正向超高功率密度发展。然而，紧凑型高速变换器的复杂性已超出传统手动迭代设计流程的范畴。本文提出PowerSynth 2，一种用于高密度三维多芯片功率模块的物理设计自动化工具，旨在解决复杂电力电子系统的设计瓶颈。
解读: 该研究对于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）具有极高的战略价值。随着公司产品向更高功率密度和更小体积演进，SiC/GaN器件的集成难度显著增加。PowerSynth 2提供的自动化设计流程能够大幅缩短功率模块的研发周期，优化热管理与寄生参数控制。建议研发...
用于GaN功率模块的集成共模滤波器及其高频EMI性能提升
Integrated Common-Mode Filter for GaN Power Module With Improved High-Frequency EMI Performance
Niu Jia · Xingyue Tian · Lingxiao Xue · Hua Bai 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年6月
宽禁带（WBG）器件在提升功率密度和效率的同时，因其快速开关特性加剧了电磁干扰（EMI）问题。本文提出了一种集成共模滤波器设计，通过优化寄生参数，有效抑制了高频EMI噪声，为高频电力电子系统的电磁兼容性提供了解决方案。
解读: 随着阳光电源组串式逆变器及户用储能产品向高功率密度和高开关频率演进，GaN等宽禁带器件的应用成为提升效率的关键。然而，高频开关带来的EMI挑战直接影响产品认证与电磁兼容性。本文提出的集成共模滤波器技术，有助于优化阳光电源功率模块的布局设计，减少外部滤波器的体积与寄生参数影响，从而在保证EMI合规的前...
基于硅基氮化镓的电源轨ESD钳位电路设计——具有超低漏电流和动态时序-电压检测功能
Design of GaN-on-Silicon Power-Rail ESD Clamp Circuit With Ultralow Leakage Current and Dynamic Timing-Voltage Detection Function
Chao-Yang Ke · Ming-Dou Ker · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年1月
提出了一种用于单片氮化镓（GaN）基集成电路（IC）的电源轨静电放电（ESD）钳位电路，该电路具有超低泄漏电流和动态定时 - 电压检测功能，并已在0.5微米的硅基氮化镓工艺中成功验证。其待机泄漏电流仅为0.8纳安。通过电压检测，所提出的ESD钳位电路仅能由ESD事件触发，在快速上电条件下不会被误触发。实验结果表明，所提出的设计的人体模型（HBM）ESD鲁棒性可达到6千伏以上。通过调整二极管连接的高电子迁移率晶体管（HEMT）的数量，ESD钳位电路的触发电压具有灵活性，因此它可用于不同额定电压的电...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项GaN基功率轨ESD保护技术具有重要的战略价值。当前公司在光伏逆变器和储能变流器中大量应用碳化硅等宽禁带半导体器件，而GaN器件凭借更高的开关频率和功率密度优势，正成为下一代功率电子系统的关键技术方向。 该论文提出的ESD保护方案解决了GaN集成电路应用中的两个核心痛...
通过高温直流应力研究AlGaN/GaN HEMT中由直流引起的射频性能退化
Study of DC-Induced RF Performance Degradations in AlGaN/GaN HEMTs Through High-Temperature DC Stress
Ping-Hsun Chiu · Yi-Fan Tsao · Heng-Tung Hsu · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年5月
在本研究中，我们研究了承受高温导通态直流应力（$V_{\text {DS}} = 18$ V，$I_{\text {DS}} = 300$ mA/mm）的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）的射频性能退化情况。主要聚焦于针对毫米波应用的短栅长器件仅由直流应力引起的射频退化机制分析。在整个直流应力过程中，对器件参数的变化进行了细致的测量和提取。结果表明，器件的本征栅电容和寄生电阻增大，导致单位电流增益截止频率（$f_{\text {T}}$）和最大振荡频率（$f_{\text {MAX...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于GaN HEMT器件在高温直流应力下射频性能退化机理的研究具有重要的参考价值。虽然该研究聚焦于毫米波应用场景，但其揭示的器件退化机制对我们在光伏逆变器和储能变流器中广泛应用的GaN功率器件同样具有指导意义。 研究发现，在高温导通状态的直流应力下，AlGaN势垒层中...
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