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半桥电路中GaN HEMT多模态无阻尼振荡的开关机制与影响分析
Switching Mechanism and Influence Analysis of Multimode Undamped Oscillation for GaN HEMTs in Half-Bridge Circuits
Jian Chen · Qiang Hu · Kexin Yang · Pengcheng Xu 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2026年4月
氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管因高开关速度和低导通电阻被广泛应用，但其高频特性易引发电路不稳定性。本文研究了半桥电路中无阻尼振荡的产生机制，该振荡会导致功率损耗增加甚至器件击穿，对电力电子系统的可靠性构成挑战。
解读: 随着阳光电源在户用光伏逆变器及小型化储能PCS中对功率密度要求的不断提升，GaN器件的应用成为技术演进的重要方向。本文揭示的半桥电路振荡机制对于优化逆变器功率模块的PCB布局、驱动电路设计及EMI抑制具有直接指导意义。建议研发团队在开发下一代高频紧凑型组串式逆变器或微型逆变器时，参考该研究成果，通过...
卫星应用中GaN有源正激变换器多输出平面变压器多绕组配置优化
Multi-Winding Configuration Optimization of Multi-Output Planar Transformers in GaN Active Forward Converters for Satellite Applications
Zhiliang Zhang · Binghui He · Dong-Dong Hu · Xiaoyong Ren 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年5月
针对多输出多绕组平面变压器因复杂耦合关系导致漏感难以最小化的问题，本文提出了一种基于漏磁场能量数学建模的方法。通过MATLAB编程筛选所有可能的绕组配置，以实现漏感的最小化，从而优化GaN有源正激变换器的性能。
解读: 该研究聚焦于高频、高功率密度的平面变压器设计及GaN器件应用，这对阳光电源的下一代高频化逆变器及小型化储能PCS产品具有参考价值。随着光伏和储能系统向更高功率密度演进，平面变压器技术是降低损耗和体积的关键。虽然该文侧重于卫星应用，但其漏感优化建模方法可迁移至阳光电源户用逆变器或小型化充电桩的DC-D...
MSC-PoL：面向芯粒
Chiplet）的混合GaN-Si多堆叠开关电容48V电源系统级封装
Ping Wang · Yenan Chen · Gregory Szczeszynski · Stephen Allen 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年10月
本文提出了一种用于超大电流芯粒系统的多堆叠开关电容（MSC-PoL）电压调节模块。该架构利用堆叠开关电容单元将高输入电压分压，并结合开关电感单元实现软充电与电压调节，有效提升了功率密度与转换效率。
解读: 该技术主要针对高性能计算（HPC）和数据中心芯粒供电，属于高功率密度、高电流密度的板级电源管理范畴。虽然阳光电源的核心业务集中在光伏、储能及风电的大功率电力电子变换，与该芯片级VRM应用场景存在差异，但其采用的GaN与Si混合封装技术、多堆叠开关电容拓扑以及高频软开关控制策略，对阳光电源在研发下一代...
非谐振双有源桥变换器变压器稳态直流电流的研究、量化与校正
Study, Quantification, and Correction of Steady State DC Current in the Transformer of Nonresonant Dual Active Bridge Converters
Manel Vilella · Jordi Zaragoza · Néstor Berbel · Gabriel Capella 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年11月
本文研究了非谐振双有源桥（DAB）变换器中，由于器件内阻差异及时间偏差导致的变压器直流偏磁问题。文章通过数学建模量化了稳态直流电流，并提出了相应的校正策略，旨在提升采用GaN器件的高频DAB变换器的运行效率与可靠性。
解读: 该研究对阳光电源的储能系统（如PowerTitan、PowerStack）及户用光伏储能产品线具有重要价值。DAB拓扑是双向DC-DC变换器的核心，广泛应用于电池充放电环节。随着宽禁带半导体（GaN/SiC）在高频化趋势下的应用，变压器偏磁问题直接影响磁性元件的损耗与寿命。该文提出的量化与校正方法，...
具有独立源极通孔的硅衬底多栅指微波GaN HEMT
Multi-Gate Finger Microwave GaN HEMTs on Si Substrates With Individual Source Vias
Lu Hao · Zhihong Liu · Jin Zhou · Xiaoyan Li 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年3月
在这篇快报中，我们在 6 英寸硅衬底上制造了多栅指氮化镓（GaN）微波高电子迁移率晶体管（HEMT），采用独立源通孔（ISV）实现源极焊盘的互连。与空气桥相比，独立源通孔技术表现出更低的寄生电容，并且有可能提高大规模制造的良品率。该器件采用 T 形栅，栅脚长度 ${L}_{\text {g}}$ 为 $0.5~\mu $ 米，栅宽为 ${4}\times {100}~\mu $ 米，其最大漏极电流（ ${I}_{\text {dmax}}$ ）达到 600 毫安/毫米，峰值跨导（ ${g}_{\...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于硅基GaN HEMT器件的个体源极通孔（ISV）技术具有重要的战略价值。GaN功率器件是新一代光伏逆变器和储能变流器的核心技术，直接影响系统的功率密度、转换效率和可靠性。 该技术的核心创新在于用硅通孔替代传统空气桥结构实现源极互联，这为阳光电源带来三方面优势：首先...
通过兼容势垒层的选择性等离子体氧化实现含GaON背栅帽层的高性能GaN HEMT
High-performance GaN HEMTs with GaON under-gate cap layer via barrier-friendly selective plasma oxidation
作者未知 · Applied Physics Letters · 2025年4月 · Vol.126
肖特基栅太赫兹高电子迁移率晶体管在使用超薄势垒层时易受金属诱导隙态（MIGS）影响，导致栅极漏电和电子散射，劣化输运特性。虽然氧等离子体氧化InAlN势垒可缓解MIGS，但会引入缺陷与杂质散射，损害沟道性能。本研究利用GaN与InAlN之间热力学氧化选择性差异，选择性地将栅下GaN帽层转化为宽带隙氮氧化镓（GaON），同时保持InAlN势垒完整。该兼容势垒层方法在不牺牲沟道质量的前提下抑制MIGS，实现了接近理论极限的本征电子有效速度（veff,i = 2.2×10⁷ cm/s），并获得创纪录射...
解读: 该GaON背栅帽层GaN HEMT技术对阳光电源功率器件应用具有重要价值。240/530 GHz的fT/fmax性能和2.2×10⁷ cm/s的电子速度，可显著提升ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的开关频率至MHz级，降低磁性元件体积30%以上，提高功率密度。选择性等离子体氧化工艺保持势垒层完...
铁电ScAlN/GaN高电子迁移率晶体管中的自加热效应及热缓解策略
Self-Heating Effects and Thermal Mitigation Strategies in Ferroelectric ScAlN/GaN HEMTs
Jie Zhang · Jian Guan · Jiangnan Liu · Paiting Liu 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年12月
我们研究了铁电ScAlN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）中的自热效应（SHE）及其热缓解策略。采用分子束外延（MBE）生长的器件展现出约3.8 V的大记忆窗口（MW）、大于10⁸的开/关电流比（Iₒₙ/Iₒff）和约20 mV/dec的亚玻尔兹曼亚阈值摆幅（SS），这得益于ScAlN对二维电子气（2DEG）的极化控制。在高漏极偏压下，自热效应会使记忆和亚阈值特性退化。通过外部加热和跨导分析，证实了这种退化源于热效应。多频电导测量揭示了电荷的俘获和脱俘现象，而自热效应可能会加速这一过程。扫描...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项铁电ScAlN/GaN HEMT技术在功率电子器件领域展现出重要应用潜力。该器件实现了3.8V的大记忆窗口、超过10^8的开关电流比以及20 mV/dec的亚阈值摆幅，这些特性对于我们的光伏逆变器和储能变流器中的高频开关器件具有显著价值。 铁电极化控制二维电子气的技术...
避免硅MOSFET雪崩并实现级联GaN器件的零电压开关
Avoiding Si MOSFET Avalanche and Achieving Zero-Voltage Switching for Cascode GaN Devices
Xiucheng Huang · Weijing Du · Fred C. Lee · Qiang Li 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2016年1月
本文探讨了高压常开型宽禁带器件与低压常关型硅MOSFET组成的级联结构。分析了关断过程中的电压分布原理及开通时的零电压开关（ZVS）机制，旨在解决级联结构中可能出现的硅MOSFET雪崩击穿问题，并优化开关性能。
解读: 随着阳光电源在户用光伏逆变器及小型化储能系统（如PowerStack）中对高功率密度和高效率的需求日益增长，GaN器件的应用潜力巨大。级联GaN结构是目前实现高压应用的主流方案，但其可靠性（如Si MOSFET雪崩风险）是工程化落地的关键。本文提出的ZVS实现策略和电压应力优化方法，对阳光电源研发团...
用于氮化镓晶体管闭环dv/dt控制的CMOS有源栅极驱动器
CMOS Active Gate Driver for Closed-Loop dv/dt Control of GaN Transistors
Plinio Bau · Marc Cousineau · Bernardo Cougo · Frédéric Richardeau 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年12月
本文介绍了一种全集成CMOS有源栅极驱动器（AGD），旨在控制48V和400V应用中GaN晶体管的高dv/dt。通过提出一种创新技术，该方案在降低高频频谱发射的同时，相比传统方案显著减少了开关损耗。
解读: 随着阳光电源在电动汽车充电桩及高功率密度光伏逆变器中对GaN器件的应用探索，该技术具有重要参考价值。GaN的高开关速度虽能提升效率，但带来的EMI和dv/dt应力是系统设计的难点。本文提出的闭环有源栅极驱动技术，能够平衡开关损耗与电磁兼容性，有助于优化公司下一代高频化充电桩及小型化组串式逆变器的功率...
基于单片双向GaN/分立SiC-FET及平面变压器的宽电压范围可重构DAB变换器
Wide Voltage Range Reconfigurable DAB Converter Realized by Monolithic Bidirectional GaN/Discrete SiC-FETs, and Planar Transformer
Reza Barzegarkhoo · Fabian Groon · Arkadeb Sengupta · Marco Liserre · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年11月
本文提出了一种新型双有源桥（DAB）变换器，通过结合单片双向GaN器件、分立SiC-FET及平面变压器技术，解决了传统DAB在宽电压范围（如200-800V）应用中效率下降的问题，显著提升了功率密度与转换效率，适用于车载及低功率电力电子系统。
解读: 该技术对阳光电源的户用光储一体化系统及电动汽车充电桩业务具有重要参考价值。随着户用储能系统对宽电压范围（适配不同电池电压平台）及高功率密度的需求日益增长，采用GaN与SiC混合功率拓扑可显著减小变换器体积并提升全负载范围效率。建议研发团队评估该可重构DAB拓扑在阳光电源新一代户用储能PCS及直流快充...
垂直堆叠级联GaN HEMT功率模块的热行为研究
Thermal Behavior in Vertically Stacked Cascode GaN HEMT Power Modules Including Mutual Heating, Dissipation Disturbance, and Solder Voids
Sungtaek Hwang · Eun Pyo Hong · Min-Ki Kim · Dong Keun Jang 等5人 · IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology · 2025年9月 · Vol.16
本文研究垂直堆叠级联GaN功率模块的热行为，揭示互加热、散热路径受限及焊料空洞三大热挑战。FEA仿真与实验表明：堆叠结构峰值温升比横向结构高约30%，空洞（尤其Si MOSFET下方）加剧热点；温度循环摆幅被提出为新可靠性指标。仿真与实测偏差<1.5%。
解读: 该研究对阳光电源ST系列PCS、PowerTitan储能系统及组串式逆变器中高频、高功率密度GaN功率模块的热设计具有直接指导价值。焊料空洞控制与多层堆叠热路径优化可提升PCS在高温工况下的长期可靠性；建议在下一代宽禁带半导体驱动的逆变器/PCS研发中强化有限元热-电耦合仿真，并将‘温度摆幅’纳入模...
基于氮化镓单片双向晶体管的三相交流-交流电流型直流链路变换器与电压型直流链路变换器的实验对比
Experimental Comparison of Three-Phase AC-AC Monolithic Bidirectional GaN Transistor-Based Current DC-Link Converter and GaN Transistor-Based Voltage DC-Link Converter
Neha Nain · Yining Zhang · Stefan Walser · Johann W. Kolar 等5人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年8月
并网变频驱动系统通常采用电压源型或电流源型交流-交流变换器。本文在相同系统规格和芯片面积条件下，对比了基于600V氮化镓单片双向晶体管的电压源型（VSC）与电流源型（CSC）变换器。两者功率密度分别为1.7 kW/dm³和1.8 kW/dm³，额定效率均达97%。CSC在部分负载下效率更高，加权效率达96.6%，优于VSC的95.7%。电磁干扰预合规测试表明，二者均满足传导EMI限值，且CSC的电机侧滤波器在使用非屏蔽电缆时仍具良好辐射抑制效果。
解读: 该GaN单片双向晶体管对比研究对阳光电源多条产品线具有重要价值。CSC拓扑在部分负载下96.6%的加权效率优于VSC，可直接应用于ST系列储能变流器的双向AC-DC变换级，提升储能系统全工况效率。其优异的EMI特性和非屏蔽电缆兼容性，可简化SG系列光伏逆变器的滤波设计，降低系统成本。GaN器件的高功...
桥臂配置下高压增强型GaN晶体管误导通评估的分析模型
An Analytical Model for False Turn-On Evaluation of High-Voltage Enhancement-Mode GaN Transistor in Bridge-Leg Configuration
Ruiliang Xie · Hanxing Wang · Gaofei Tang · Xu Yang 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年8月
与硅基器件相比，增强型氮化镓（E-mode GaN）晶体管具有优异的品质因数，在提升功率变换器开关频率、效率及功率密度方面潜力巨大。本文针对桥臂电路中控制管与同步管的配置，提出了一种评估高压GaN晶体管误导通现象的分析模型，旨在解决高频应用中的可靠性挑战。
解读: 随着阳光电源在户用光伏逆变器及小型化储能产品（如PowerStack）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演进的重要方向。该模型对于优化桥臂驱动电路设计、抑制高频开关下的误导通风险具有直接指导意义。建议研发团队在下一代高频紧凑型逆变器及微型逆变器开发中，利用该模型评估GaN器件的...
基于GaN器件的MagCap DC-DC变换器：设计考量与准谐振运行
MagCap DC–DC Converter Utilizing GaN Devices: Design Consideration and Quasi-Resonant Operation
Jong-Won Shin · Masanori Ishigaki · Ercan M. Dede · Jae Seung Lee · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年3月
本文提出了一种利用GaN半导体器件的MagCap DC-DC变换器，旨在提升车载电源系统的效率与模块化水平。该拓扑结构类似于反激变换器，但所有开关管均能实现软开关。文章针对变压器和电容提出了设计指南，综合考虑了导通损耗及开关管的电压应力。
解读: 该技术对阳光电源的电动汽车充电桩及储能系统（如PowerStack/PowerTitan中的DC-DC环节）具有重要参考价值。GaN器件的应用能显著提升变换器的功率密度和效率，符合公司产品向小型化、高频化发展的趋势。建议研发团队关注该拓扑的软开关特性，评估其在车载充电模块或小型化储能PCS中的应用潜...
一种基于GaN交流开关的高效高密度单相双模级联Buck-Boost多电平无变压器光伏逆变器
High-Efficiency and High-Density Single-Phase Dual-Mode Cascaded Buck–Boost Multilevel Transformerless PV Inverter With GaN AC Switches
Qingyun Huang · Alex Q. Huang · Ruiyang Yu · Pengkun Liu 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年8月
本文提出了一种用于户用光伏的高效高密度单相双模级联Buck-Boost多电平无变压器逆变器。该拓扑结合了受控级联H桥多电平逆变级与非受控GaN基交流升压变换器，两者共用一个电感，有效提升了功率密度与转换效率。
解读: 该技术对阳光电源户用光伏逆变器产品线具有重要参考价值。通过引入GaN器件和级联Buck-Boost拓扑，可显著提升逆变器的功率密度，减小体积，满足户用市场对安装便捷性和高效率的极致追求。建议研发团队评估GaN器件在单相户用机型中的成本效益，并探索该共用电感拓扑在降低EMI和提升系统效率方面的潜力，以...
二极管反向恢复效应对氮化镓基LLC谐振变换器ZVS条件的影响分析
Analysis of Diode Reverse Recovery Effect on ZVS Condition for GaN-Based LLC Resonant Converter
Hao Wen · Jinwu Gong · Xiaonan Zhao · Chih-Shen Yeh 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年12月
LLC谐振变换器可实现原边开关管的零电压开关（ZVS）和副边整流器的零电流开关（ZCS）。然而，副边二极管的反向恢复特性及结电容对原边开关管的ZVS条件具有关键影响。本文重点研究了反向恢复效应对ZVS实现的影响，为高频高效变换器设计提供了理论依据。
解读: 该研究针对高频高效LLC变换器中GaN器件的应用，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。随着功率密度要求的提升，GaN器件在小功率DC-DC变换环节的应用日益广泛。本文揭示的副边二极管反向恢复对ZVS的影响，有助于优化阳光电源高频变换电路的驱动策略与死区时间设置，从而降低开关损耗...
无人机高功率密度驱动系统的开发
Development of a High Power Density Drive System for Unmanned Aerial Vehicles
Martin Schiestl · Federico Marcolini · Maurizio Incurvati · Fabio Giulii Capponi 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年3月
无人机对高效率、高可靠性及高功率密度的需求存在冲突。本文提出一种用于四旋翼无人机的模块化多相驱动系统，通过集成轴向磁通永磁电机与氮化镓（GaN）功率器件，实现了系统重量与体积的最小化。
解读: 该文献聚焦于GaN器件在极高功率密度场景下的应用，虽然无人机驱动与阳光电源的核心业务（光伏/储能）存在差异，但其核心技术路线——利用宽禁带半导体（GaN）实现高频化与小型化，对阳光电源的户用逆变器及充电桩产品线具有参考价值。建议关注该研究中GaN功率模块的集成设计与热管理方案，这有助于提升阳光电源下...
基于综合电荷率模型的DCM Boost PFC变换器最大效率平均电流控制器
Maximum Efficiency Average Current Controller Based on a Comprehensive Charge Rate Model for DCM Boost PFC Converter
Linkai Li · Wanyang Wang · Dian Lyu · Run Min 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年5月
本文研究了DCM模式下Boost PFC变换器的建模与控制优化。通过考虑寄生参数和GaN HEMT瞬态特性，推导了输入输出电荷并构建了综合电荷率（CCR）模型，旨在提升变换器的效率与功率因数。
解读: 该研究针对GaN器件在DCM模式下的高频特性建模，对阳光电源的户用光伏逆变器及微型逆变器产品线具有重要参考价值。随着户用产品向高功率密度和高效率演进，GaN等宽禁带半导体应用日益广泛。该文提出的CCR模型能够更精准地描述开关瞬态损耗，有助于优化阳光电源户用逆变器前级PFC电路的控制算法，从而在提升整...
基于GaN的兆赫兹单相逆变器及其高效率高功率密度混合TCM控制方法
GaN-Based Megahertz Single-Phase Inverter With a Hybrid TCM Control Method for High Efficiency and High-Power Density
Teng Liu · Cai Chen · Ke Xu · Yi Zhang 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年6月
针对基于TCM（三角电流模式）的逆变器，本文提出了一种混合TCM控制方法。相较于传统的DCM和QCFTCM频率限制方法，该方法在实现全范围零电压开关（ZVS）的同时，有效限制了开关频率的变化范围。通过建立精确的谐振转换模型，该控制策略能够显著提升单相逆变器在高频下的效率与功率密度。
解读: 该技术对阳光电源的户用光伏逆变器及微型逆变器产品线具有重要参考价值。随着户用市场对设备体积和安装便捷性要求的提升，利用GaN器件实现兆赫兹级开关频率是提升功率密度的关键路径。本文提出的混合TCM控制策略解决了高频化带来的频率波动大、控制复杂等痛点，有助于阳光电源在下一代高频化、小型化逆变器研发中实现...
用于分层和异构2.5-D多芯片功率模块的PowerSynth设计自动化流程
PowerSynth Design Automation Flow for Hierarchical and Heterogeneous 2.5-D Multichip Power Modules
Imam Al Razi · Quang Le · Tristan M. Evans · Shilpi Mukherjee 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年8月
功率半导体模块的布局优化是提升宽禁带半导体（GaN和SiC）性能与功率密度的关键。本文提出了一种名为PowerSynth的设计自动化流程，旨在通过先进封装技术实现可靠且高效的多芯片功率模块（MCPM）设计，以突破现有功率密度的技术瓶颈。
解读: 该研究直接服务于阳光电源的核心竞争力。在光伏逆变器（如组串式、集中式）和储能系统（如PowerTitan、PowerStack）中，功率密度和热管理是核心指标。PowerSynth自动化流程能显著缩短SiC/GaN功率模块的研发周期，优化多芯片布局，降低寄生参数，从而提升逆变器和PCS的转换效率与可...
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