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一种集成闭环控制的400V双相串联电容Buck变换器GaN集成电路
A 400 V Dual-Phase Series-Capacitor Buck Converter GaN IC With Integrated Closed-Loop Control
Samantha K. Murray · Avram Kachura · Olivier Trescases · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年8月
氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）在100V以上应用中具有优于硅基LDMOS的品质因数。随着GaN制造工艺的进步，单片集成技术得以实现，将传感、保护和控制电路与高压GaN HEMT集成在同一芯片上，显著提升了功率变换器的集成度和性能。
解读: 该技术展示了GaN器件在单片集成控制与高压转换方面的潜力，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参考价值。随着功率密度要求的不断提高，将控制逻辑与GaN功率级集成可显著减小PCB面积并降低寄生参数。建议研发团队关注GaN IC在小功率DC-DC变换模块中的应用，以提升户用储能系统及充电桩...
通过层状C/Fe掺杂GaN缓冲层提升GaN HEMT的击穿电压和射频功率特性
Improved Breakdown Voltage and RF Power Characteristics of GaN HEMTs by Layered C/Fe-Doped GaN Buffer
Qian Yu · Meng Zhang · Ling Yang · Zou Xu 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年8月
本文提出了一种创新的层状氮化镓（GaN）缓冲层结构。该结构上层为低浓度碳（C）掺杂层，下层为铝镓氮/氮化镓（AlGaN/GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）中常用的铁（Fe）掺杂氮化镓缓冲层。在抑制铁掺杂拖尾效应的同时，氮化镓高电子迁移率晶体管的击穿电压从128 V提高到了174 V。由于铁掺杂拖尾效应得到抑制，晶体管的迁移率和跨导（ $\text {g}_{m}\text {)}$ ）也得到显著改善。 ${5}\times {10}^{{16}}$ /cm³的碳掺杂浓度不会明显加剧氮化镓高电...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于分层C/Fe掺杂GaN缓冲层的HEMT技术突破具有重要的战略价值。该技术通过创新的双层掺杂结构，将器件击穿电压从128V提升至174V，同时显著改善了跨导和载流子迁移率，这对我们在高功率密度逆变器和储能变流器领域的产品升级具有直接意义。 在光伏逆变器应用中，更高的...
一种经实验验证的GaN HD-GIT晶体管行为模型
An Experimentally Verified Behavioral GaN HD-GIT Transistor Model
Ander Udabe · Igor Baraia-Etxaburu · David Garrido Diez · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年5月
氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）凭借优异的导通电阻和开关速度，成为硅（Si）和碳化硅（SiC）器件的有力竞争者。本文重点研究了商业化增强型GaN晶体管的建模方法，通过实验验证了HD-GIT晶体管的行为模型，为高频功率变换器的设计与仿真提供了精确的理论支撑。
解读: GaN作为宽禁带半导体技术，是提升功率密度和转换效率的关键。对于阳光电源而言，该研究对户用光伏逆变器及小型化充电桩产品线具有重要参考价值。通过引入高精度的GaN行为模型，研发团队可在设计阶段更准确地评估高频开关损耗与电磁干扰（EMI），从而优化PCB布局与散热设计。建议在下一代高频、高功率密度户用逆...
一种表征AlGaN/GaN HEMT多谐波色散效应的新方法
A Novel Method to Characterize Dispersion Effects in Multiharmonic for AlGaN/GaN HEMTs
Tianxiang Shi · Wenyuan Zhang · Yue Lei · Yan Wang · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年5月
本研究提出了一种表征氮化铝镓（AlGaN）/氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）多谐波色散效应的新方法，该色散效应包括陷阱效应和自热效应。在该方法中，设计了双脉冲测试以解耦表面和体陷阱效应以及自热效应，从而将陷阱态的表征从非工作区域扩展到工作区域。此外，还提出了相应的模型。陷阱模型考虑了不同位置的陷阱以及充放电的不对称时间常数。采用热子电路对自热效应进行建模。提出了一套完整的多谐波色散效应表征和参数提取流程。所提出的模型被集成到用于HEMT的高级SPICE模型（ASM - HEMT）中...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项针对AlGaN/GaN HEMT器件多谐波色散效应的表征方法具有重要的战略价值。GaN功率器件凭借其高频、高效、高功率密度的特性，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。 该研究通过双脉冲测试方法解耦表面陷阱、体陷阱和自热效应，这对提升我司产品性能至关重...
级联GaN HEMT短路失效的物理机理研究
Physical Understanding on Short-Circuit Failure for Cascode GaN HEMTs
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...
重复过压开关下GaN HEMT的在线RDS(on)表征与寿命预测
In-situ RDS(on) Characterization and Lifetime Projection of GaN HEMTs Under Repetitive Overvoltage Switching
Ruizhe Zhang · Ricardo Garcia · Robert Strittmatter · Yuhao Zhang 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年9月
本文针对GaN HEMT在高转换速率开关条件下的瞬态电压过冲现象，首次准确表征了重复过压应力下动态导通电阻（RDS(ON)）的演变规律，并提出了相应的寿命预测模型，为评估GaN器件在电力电子应用中的可靠性提供了关键参考。
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器件的应用日益广泛。本文提出的动态导通电阻表征及寿命预测方法，对于优化阳光电源高频开关电路的设计、提升产品在复杂工况下的可靠性具有重要指导意义。建议研发团队参考该研究，在组串式逆变器和充电桩的功率模块设计中，建立针对GaN...
兆赫兹软开关运行下GaN功率开关的电热电路建模与实际评估
Electrothermal Circuit Modeling and Practical Evaluation of GaN Power Switches for Mega-Hertz Soft-Switching Operation
Mingshuo Zhu · Kerui Li · Siew-Chong Tan · Shu Yuen Ron Hui · IEEE Transactions on Power Electronics · 预计 2026年5月
本文研究了氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）在兆赫兹（MHz）软开关运行下的开关性能与电热行为，重点关注转换效率、热稳定性及电磁干扰。研究指出，GaN器件的实际反向导通特性与厂商数据手册存在差异，并提出了相应的电热建模方法以优化高频应用。
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）中对功率密度要求的不断提升，高频化是未来的核心趋势。GaN器件凭借其卓越的开关速度，是实现MHz级转换的关键。本文提出的电热建模方法，可直接应用于阳光电源研发部门对高频功率模块的热设计优化，有助于提升逆变器效率并缩小体积。建议研发...
功率GaN HEMT器件阈值电压不稳定性测量电路
Threshold Voltage Instability Measurement Circuit for Power GaN HEMTs Devices
Rustam Kumar · Suvendu Samanta · Tian-Li Wu · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年6月
p-GaN栅极GaN HEMT器件是实现功率电子应用中常关型操作的首选，但其存在阈值电压不稳定性问题。传统曲线追踪仪无法提供小于500μs的短脉冲，难以准确表征该特性。本文提出了一种新型测量电路，能够实现更短脉冲下的阈值电压不稳定性表征。
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和高效率的需求日益增长，GaN器件的应用前景广阔。阈值电压不稳定性是影响GaN器件长期可靠性的关键因素。该研究提出的短脉冲测量技术，对于阳光电源研发团队评估GaN器件在实际高频开关工况下的老化特性、优化驱动电路设计以及提升产品可靠性具有重要...
一种考虑动态CG(VDS, VGS)的P-GaN栅极HEMT开关瞬态分析模型
An Efficient Switching Transient Analytical Model for P-GaN Gate HEMTs With Dynamic CG(VDS, VGS)
Jiahong Du · Caien Sun · Qiuyi Tang · Bomin Jiang 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年1月
准确的栅极电容模型对于氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）的开关瞬态分析至关重要。本文通过分析p-GaN/AlGaN/GaN栅极结构的充电过程，提出了一种考虑VDS和VGS双重依赖性的动态栅极电容CG(VDS, VGS)模型，并通过实测结果验证了该模型的有效性。
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需求日益增长，GaN器件的应用前景广阔。该研究提出的动态栅极电容模型能够更精确地预测GaN器件的开关损耗和瞬态特性，有助于优化驱动电路设计，减少电磁干扰（EMI）。建议研发团队在开发下一代高频、高效率组串式逆变器及微型逆变器时，引入...
一种采用双/三移相控制的高效率高功率密度三相电动汽车电池充电器
A Modular-Designed Three-Phase High-Efficiency High-Power-Density EV Battery Charger Using Dual/Triple-Phase-Shift Control
Juncheng Lu · Kevin Bai · Allan Ray Taylor · Guanliang Liu 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年9月
本文构建了一款基于增强型氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）的7.2kW单相充电器模块。通过将三个此类模块连接至三相电网，实现了总功率约22kW的三相充电系统。该系统效率超过97%，功率密度超过3.3kW/L，性能优于现有的硅基充电器。
解读: 该研究采用的GaN功率器件及模块化设计方案，对阳光电源电动汽车充电桩产品线具有重要参考价值。高功率密度和高效率是充电桩市场的核心竞争力，通过引入GaN宽禁带半导体技术，可显著缩小设备体积并降低散热成本。建议研发团队关注该拓扑在直流快充桩中的应用潜力，特别是在提升模块化充电功率密度方面，以优化阳光电源...
基于双栅GaN HEMT的高功率耐受与紧凑型宽带电压可变衰减器
A Broadband Voltage Variable Attenuator With High-Power Tolerance and Compact Size Based on Dual-Gate GaN HEMTs
Zhifu Hu · Shaohua Zhou · Ruicong He · Qijun Zhang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年5月
本文提出了一种基于双栅高电子迁移率晶体管（HEMT）的宽带电压可变衰减器（VVA）。通过采用分布式堆叠结构替代单栅HEMT，该方法在保证带宽和功率耐受性的前提下，显著减小了芯片面积并降低了成本，验证了其在高频功率控制中的应用潜力。
解读: 该研究聚焦于宽禁带半导体（GaN）在射频与高频功率控制领域的应用，展示了双栅结构在提升功率密度和集成度方面的优势。对于阳光电源而言，虽然目前核心产品线（如光伏逆变器、储能PCS）主要基于SiC和IGBT技术，但随着未来电力电子设备向更高频、更小型化方向演进，GaN器件在辅助电源、高频驱动电路及智能运...
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...
级联GaN高电子迁移率晶体管在单脉冲浪涌电流应力下的失效机理研究
Investigations Into Failure Mechanism of Cascode GaN HEMTs Under Single Pulse Surge Current Stress
Weihao Lu · Sheng Li · Weixiong Mao · Yanfeng Ma 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年4月
当共源共栅氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）在第三象限工作时，浪涌电流能力成为实际应用中的关键参数之一。本文研究了650 V共源共栅GaN HEMT在单脉冲浪涌电流应力下的失效行为和机制。对比实验结果表明，高浪涌电流及其导致的浪涌电压升高会使耗尽型（D型）GaN HEMT发生不可逆失效。进一步的物理失效分析将失效点定位在漏极电极附近。此外，通过混合模式仿真验证了，漏极电极附近的焦耳热会迅速积累，最终导致器件烧毁。此外，研究证明改善器件漏极金属焊盘的散热性能可提高浪涌电流能力，这为共源...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于级联GaN HEMT器件在单脉冲浪涌电流应力下失效机制的研究具有重要的工程应用价值。在光伏逆变器和储能变流器系统中，功率开关器件经常面临电网故障、负载突变等引发的浪涌电流冲击，GaN器件的第三象限工作能力直接关系到系统的可靠性和安全性。 该研究通过实验和仿真揭示了...
中压变流器门极驱动器多兆赫兹隔离辅助电源的优化设计
Optimized Design of Multi-MHz Frequency Isolated Auxiliary Power Supply for Gate Drivers in Medium-Voltage Converters
Ole Christian Spro · Pierre Lefranc · Sanghyeon Park · Juan M. Rivas-Davila 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年9月
本文提出了一种用于中压变流器门极驱动的高隔离电压、低耦合电容隔离式DC-DC辅助电源设计。该变换器采用6.78 MHz GaN HEMT逆变器、LCC谐振槽路及E类低dv/dt整流器，并利用无芯平面变压器实现电气隔离。
解读: 该技术对阳光电源的中高压变流器产品（如PowerTitan储能系统、集中式光伏逆变器及风电变流器）具有重要参考价值。随着功率器件向高频化、高功率密度方向演进，门极驱动的隔离电源设计是提升系统可靠性和抗干扰能力的关键。采用GaN器件和高频谐振技术可显著减小辅助电源体积，降低寄生参数影响，有助于提升阳光...
关于单片集成GaN-on-AlN/SiC晶体管的实验研究
Experimental Investigation of GaN-on-AlN/SiC Transistors With Regard to Monolithic Integration
Xiaomeng Geng · Nick Wieczorek · Mihaela Wolf · Carsten Kuring 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年10月
本文介绍了新型GaN-on-AlN/SiC功率HEMT器件。相比传统的GaN-on-Si HEMT，该器件有效克服了公共衬底引起的背栅效应，显著提升了器件性能，为实现功率器件的单片集成提供了技术路径。
解读: 随着阳光电源在户用光伏逆变器及电动汽车充电桩领域对高功率密度和小型化的追求，GaN器件的应用至关重要。该研究提出的GaN-on-AlN/SiC技术通过抑制背栅效应，解决了单片集成中的关键瓶颈，有助于进一步减小逆变器及充电模块的体积，提升开关频率。建议研发团队关注该技术在下一代高频、高效率功率模块中的...
具有非钳位感性开关和紫外脉冲激光辐照下抗浪涌能量能力的高鲁棒性p-GaN栅极HEMT
Highly Robust p-GaN Gate HEMT With Surge-Energy Ruggedness Under Unclamped Inductive Switching and UV Pulse Laser Irradiation
Feng Zhou · Tianyang Zhou · Can Zou · Rong Yu 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2024年11月
非雪崩型 p - GaN 栅高电子迁移率晶体管（HEMT）对于动态过电压（ ${V}_{\text {over.}}\text {)}$ ）和瞬态浪涌能量（ ${E}_{\text {sur.}}\text {)}$ ）冲击的鲁棒性对于器件应用至关重要，尤其对于高功率开关应用而言。在本研究中，通过精心构建从漏极到源极的能量耗散通道，所提出的器件成功具备了承受动态过电压并安全耗散浪涌能量的能力，实现了 1.85 kV 的最大动态过电压（ ${V}_{\text {over.}}$ ）和 11.7 ...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项p-GaN栅极HEMT器件的鲁棒性突破具有重要战略意义。该技术在非雪崩模式下实现了1.85kV的动态过压承受能力和11.7 J/cm²的浪涌能量耐受度，这一性能指标直接契合我们光伏逆变器和储能变流器在实际工况中面临的关键痛点。 在光伏逆变器应用中，电网扰动、雷击浪涌和...
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...
通过双栅结构提升AlGaN/GaN HEMT的线性度以用于射频放大器应用
Enhanced linearity of AlGaN/GaN HEMTs via dual-gate configuration for RF amplifier applications
Haowen Guo · Wenbo Ye · Junmin Zhou · Yitian Gu 等6人 · Solid-State Electronics · 2025年8月 · Vol.227
摘要 本研究探讨了GaN双栅高电子迁移率晶体管（HEMT）在射频线性度方面的性能，重点分析其双音互调特性。采用双栅结构旨在通过降低反馈电容来改善线性度性能，反馈电容降至41.8 fF/mm，与传统的单栅HEMT相比降低了73%。该双栅器件在2.1 GHz频率下实现了23.5 dB的小信号增益，且该增益不随直流栅极偏置电压V_B的变化而改变。通过提高V_B可有效抑制互调失真，在漏极电压为20 V、V_B为3 V时，器件的输出三阶交调截点（OIP3）达到最高的30.1 dBm。此外，在V_DS为5 ...
解读: 该双栅极GaN HEMT技术通过降低73%反馈电容实现OIP3达30.1dBm的高线性度,对阳光电源功率器件应用具有重要价值。可应用于SG系列逆变器的GaN功率模块设计,降低谐波失真提升并网电能质量;适用于充电桩高频开关电源,减少EMI干扰;在ST储能变流器三电平拓扑中,双栅极结构可优化GaN器件开...
共源共栅GaN HEMT短路振荡研究
Investigation on the Short-Circuit Oscillation of Cascode GaN HEMTs
Peng Xue · Luca Maresca · Michele Riccio · Giovanni Breglio 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年6月
本文研究了共源共栅（Cascode）氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）在短路条件下产生的自激振荡现象。研究发现，该振荡在短路事件中被激发，且栅极电阻RG对抑制该振荡的效果并不显著。
解读: 随着阳光电源在户用光伏逆变器及高频化功率变换器中对GaN器件的应用探索，该研究具有重要参考价值。Cascode GaN器件在极端短路工况下的自激振荡可能导致器件失效，影响逆变器可靠性。建议研发团队在设计驱动电路及短路保护策略时，不能仅依赖增加栅极电阻，需结合寄生参数优化PCB布局，或采用更先进的快速...
肖特基型P-GaN栅极HEMT的电气开关安全工作区特性研究
Characterization of Electrical Switching Safe Operation Area on Schottky-Type P-GaN Gate HEMTs
Yifei Huang · Qimeng Jiang · Sen Huang · Xinhua Wang 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年7月
氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）在消费电子领域表现优异，但在长寿命应用中仍面临可靠性挑战，特别是硬开关条件下的导通电阻退化问题。本文通过四种测试模式，深入研究了肖特基型P-GaN栅极HEMT的电气开关安全工作区（SOA），旨在提升其在电力电子系统中的可靠性。
解读: GaN作为宽禁带半导体，是实现逆变器高功率密度和高效率的关键技术。阳光电源在户用光伏逆变器及小型化充电桩领域对高频化有迫切需求。本文研究的P-GaN栅极HEMT可靠性及SOA特性，对于公司优化高频功率模块设计、提升产品在严苛工况下的长效运行能力具有重要参考价值。建议研发团队关注其在硬开关条件下的导通...
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