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共源共栅GaN HEMT的自持关断振荡：发生机理、不稳定性分析及振荡抑制
Self-Sustained Turn-OFF Oscillation of Cascode GaN HEMTs: Occurrence Mechanism, Instability Analysis, and Oscillation Suppression
Peng Xue · Francesco Iannuzzo · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年5月
本文全面研究了共源共栅（Cascode）GaN HEMT在关断过程中产生的自持振荡现象。文章分析了振荡波形，指出振荡的发生受测试电路寄生参数影响，并深入探讨了其发生机理、不稳定性条件及相应的抑制策略，为高频功率变换器的可靠设计提供了理论依据。
解读: GaN器件在高频、高效率功率变换中具有显著优势，是阳光电源下一代户用光伏逆变器及小型化储能PCS产品提升功率密度的关键技术路径。本文针对Cascode GaN器件关断振荡的分析，对优化驱动电路设计、抑制EMI噪声及提升系统可靠性具有直接指导意义。建议研发团队在开发高频GaN逆变器时，重点参考文中关于...
多通道LE-HEMT实现创纪录最高亮度，面向微显示与片上高探测率光电探测器
Multi-Channel LE-HEMT With Highest Luminance in Record Toward Micro-Display and On-Chip High-Detectivity Photodetectors
Jijun Zhu · Fei Wang · Tianci Miao · Kai Cheng 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年10月
本研究制备了以不同数量的 InGaN 层作为多沟道（MCs）和多量子阱（MQWs）的 AlGaN/GaN 发光高电子迁移率晶体管（LE - HEMT），在 GaN HEMT 外延片上实现了有记录以来的最高亮度。所提出的结构通过将多量子阱与二维电子气沟道直接结合，实现了真正的外延单片集成。研究表明，尽管引入了多沟道，但该结构仍实现了出色的开关比（$I_{\text {on}}$/$I_{\text {off}} = 10^{{8}}$）。获得了高达$2.1 \times 10^{{5}}$ cd/...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于AlGaN/GaN异质结构的多通道发光-高电子迁移率晶体管（LE-HEMT）技术，虽然聚焦于微显示和光通信领域，但其底层的GaN功率器件技术与我司在光伏逆变器和储能变流器中的核心技术路线存在显著的协同价值。 该技术实现的108开关比和单片集成能力，展示了GaN器件...
最大化650V p-GaN栅极HEMT性能：动态导通电阻表征与电路设计考量
Maximizing the Performance of 650-V p-GaN Gate HEMTs: Dynamic RON Characterization and Circuit Design Considerations
Hanxing Wang · Jin Wei · Ruiliang Xie · Cheng Liu 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年7月
本文系统表征了650V/13A增强型p-GaN栅极功率晶体管。重点评估了静态与动态（开关）条件下的导通电阻（RON）和阈值电压（VTH）。研究发现动态RON对栅极驱动电压（VGS）的依赖性与静态RON存在显著差异，为高频高效电力电子变换器的设计提供了关键参考。
解读: 随着阳光电源在户用光伏逆变器及小型化储能系统（如PowerStack）中对高功率密度和高效率的需求日益增加，GaN器件的应用已成为技术演进的关键。本文对650V p-GaN器件动态RON的深入表征，直接指导了高频开关电路的设计与驱动优化，有助于降低逆变器损耗并缩小体积。建议研发团队在下一代高频组串式...
通过具有BN插入层的范德华外延GaN实现高开/关电流比AlGaN/GaN HEMT
High-On/Off-Current-Ratio AlGaN/GaN HEMTs via Van Der Waals Epitaxy GaN With a BN Inset Layer
Haoran Zhang · Jing Ning · Shiyu Li · Xue Shen 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年10月
在氮化物异质外延中，晶格失配和热应力不可避免地会导致位错增殖和缺陷形成，从而严重降低器件的可靠性。在本文中，我们展示了通过范德瓦尔斯外延在二维高质量氮化硼（h - BN）材料上实现氮化物异质结结构的高质量外延生长。此外，利用氮化硼的超宽带隙特性，其在制备的金属 - 绝缘体 - 半导体高电子迁移率晶体管（MIS - HEMT）中还可作为栅极电介质。缓冲层辅助异质结构与超宽带隙氮化硼电介质的综合优势使栅极泄漏电流降低了 $10^{{3}}$ 倍。此外，所提出的器件展现出 $10~^{\mathbf ...
解读: 从阳光电源功率器件应用角度来看，这项基于范德华外延和BN插入层的AlGaN/GaN HEMT技术展现出显著的战略价值。该技术通过二维六方氮化硼(h-BN)作为缓冲层和栅介质，有效解决了传统氮化物异质外延中晶格失配和热应力导致的位错增殖问题，这直接关系到我司光伏逆变器和储能变流器中功率器件的长期可靠性...
硅基氮化镓高电子迁移率晶体管中的动态导通电阻：起源、依赖性及未来表征框架
Dynamic on-Resistance in GaN-on-Si HEMTs: Origins, Dependencies, and Future Characterization Frameworks
Grayson Zulauf · Mattia Guacci · Johann W. Kolar · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年6月
本文探讨了GaN HEMT器件中存在的动态导通电阻（dRon）现象，即器件开启瞬间的导通电阻高于直流稳态值。该现象会导致传导损耗显著增加，但现有文献对其严重程度的评估存在较大差异。文章分析了dRon的物理起源与影响因素，并提出了标准化的表征框架，旨在解决行业内对该效应评估不一致的问题。
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器件的应用潜力巨大。dRon效应直接影响功率模块的转换效率与热稳定性，是制约GaN在高频、高压场景下可靠应用的关键瓶颈。建议研发团队参考文中的表征框架，建立针对GaN功率模块的动态损耗评估标准，优化驱动电路设计以抑制dRo...
通过解耦并联GaN HEMT降低轻载开关损耗
Desynchronizing Paralleled GaN HEMTs to Reduce Light-Load Switching Loss
Yanfeng Shen · Luke Shillaber · Hui Zhao · Yunlei Jiang 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年9月
为了实现更高电流等级，GaN HEMT并联是经济且必要的方案。然而，在轻载条件下，开关损耗成为主导，导致效率显著下降。本文提出了一种解耦控制策略，通过优化并联GaN器件的驱动时序，有效降低轻载开关损耗，提升整体功率转换效率。
解读: 该技术对于阳光电源的组串式逆变器及户用储能产品线具有重要参考价值。随着宽禁带半导体在光伏和储能领域的渗透，如何在高功率密度设计中平衡全负载范围的效率是核心挑战。通过解耦控制并联GaN器件，可以在不增加额外硬件成本的前提下，显著提升产品在轻载（如夜间待机或阴雨天）下的转换效率，助力提升iSolarCl...
兆赫兹工作条件下GaN HEMT E类功率放大器的优化研究
On the Optimization of a Class-E Power Amplifier With GaN HEMTs at Megahertz Operation
Kawin North Surakitbovorn · Juan M. Rivas-Davila · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年4月
随着宽禁带半导体器件的普及及对高效率功率放大器需求的增长，E类功率放大器重新受到学术界关注。尽管GaN HEMT在兆赫兹高频运行下表现出色，但其输出电容（Coss）在高频下会产生额外的损耗。本文旨在探讨并优化该类器件在高频应用中的性能表现。
解读: 该研究聚焦于GaN器件在高频（MHz）下的损耗特性与拓扑优化。对于阳光电源而言，虽然目前主流光伏逆变器和储能变流器（如PowerTitan、组串式逆变器）多工作在kHz量级以平衡效率与成本，但随着功率密度要求的不断提升，高频化是未来小型化逆变器及车载充电桩（OBC）的重要趋势。建议研发团队关注GaN...
硅基氮化镓单片半桥功率集成电路动态导通电阻的原位测量与物理机制
In Situ Measurement and Physical Mechanism of Dynamic RON in GaN-on-Si Monolithic Half-Bridge Power IC
Xin Yang · Hongchang Cui · Zineng Yang · Matthew Porter 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2026年1月
动态导通电阻（RON）是GaN高电子迁移率晶体管（HEMTs）的关键稳定性问题。在导电硅衬底上的GaN单片半桥中，由于背栅效应，高侧（HS）器件的动态RON比分立HEMT更严重。本文提出了一种原位测量方法，揭示了其物理机制，为提升高频功率集成电路的可靠性提供了理论支撑。
解读: 随着阳光电源在户用光伏逆变器及微型逆变器领域对功率密度要求的不断提升，GaN器件的应用已成为技术演进的重要方向。该研究揭示的单片半桥结构中背栅效应导致的动态RON问题，直接影响高频变换器的效率与长期可靠性。建议研发团队在后续高频化产品设计中，重点评估GaN集成电路的衬底耦合效应，优化驱动电路与布局设...
利用GaN/Si混合开关抑制动态导通电阻以提升Buck变换器效率
Enhancing Buck Converter Efficiency by Using GaN/Si Hybrid Switches to Suppress Dynamic On-State Resistance
Gaoqiang Deng · Xihao Bi · Jingyu Shen · Renkuan Liu 等12人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年10月
本文证明了采用GaN/Si混合开关的Buck变换器比同规格纯GaN开关具有更高的转换效率。通过将并联GaN HEMT中的一个替换为同电压等级但电阻稍高的Si超结MOSFET，可显著降低总导通损耗并抑制动态导通电阻效应。
解读: 该技术对阳光电源的户用光伏逆变器及小型储能PCS产品具有重要参考价值。在追求高功率密度和高效率的趋势下，GaN器件的动态导通电阻（Current Collapse）一直是限制其在功率变换中应用的关键痛点。通过GaN/Si混合拓扑，可以在不显著增加成本的前提下，优化变换器在不同负载下的效率表现。建议研...
增强型N极性深凹槽GaN高电子迁移率晶体管实现创纪录的小信号性能
Enhancement Mode N-Polar Deep Recess GaN HEMT With Record Small Signal Performance
Oguz Odabasi · Md. Irfan Khan · Xin Zhai · Harsh Rana 等5人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年9月
在本信函中，我们报道了一种新型增强型 N 极性深凹槽（NPDR）氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）。通过结合原子层蚀刻（ALE）和湿法蚀刻进行凹槽蚀刻实现了增强型模式操作。采用了具有高介电常数和高击穿场的 HfSiO 栅极电介质。通过等离子体辅助分子束外延（PAMBE）在低位错密度的轴向 N 极性 GaN 衬底上生长了外延结构。结果，在栅长（LG）为 75 nm 的情况下，实现了真正的常关操作，阈值电压为 +0.8 V，峰值饱和漏极电流为 1.5 A/mm，跨导为 0.55 S/mm...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项增强型N极深槽GaN HEMT技术具有重要的战略价值。该技术实现了真正的常关断（E-mode）特性，阈值电压达+0.8V，这对光伏逆变器和储能变流器的安全性和可靠性至关重要。相比传统常开型器件，增强型器件在系统失效时自动断开，可显著降低光伏和储能系统的安全风险。 该器...
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...
基于多组双脉冲测试的GaN功率HEMT正向/反向导通动态导通电阻表征
Dynamic On-Resistance Characterization of GaN Power HEMTs Under Forward/Reverse Conduction Using Multigroup Double Pulse Test
Zonglun Xie · Xinke Wu · Zezheng Dong · Jiahui Sun 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年2月
在无桥PFC变换器和逆变器中，GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）在正向和反向导通模式下工作，其动态导通电阻（RON）表现可能存在差异。尽管正向导通下的动态RON研究已较为成熟，但反向导通模式下的动态RON仍需全面评估。本文提出了一种基于多组双脉冲测试的方法，用于表征GaN器件在两种导通模式下的动态RON行为。
解读: GaN器件作为宽禁带半导体，在阳光电源的高功率密度户用逆变器及小型化充电桩产品中具有重要应用潜力。该研究揭示了GaN在反向导通模式下的动态特性，对优化PFC电路及双向变换器的效率和可靠性设计至关重要。建议研发团队在开发下一代高频、高效率逆变器时，参考该测试方法评估GaN器件在复杂工况下的损耗，以提升...
一种200mm E-Mode GaN-on-Si功率HEMT可靠性与寿命评估新方法
A Novel Evaluation Methodology for the Reliability and Lifetime of 200 mm E-Mode GaN-on-Si Power HEMTs
Jingyu Shen · Chao Yang · Liang Jing · Ping Li 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年5月
本文提出了一种针对增强型AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）的可靠性与寿命评估新方法。以工业级200mm Si CMOS兼容平台制造的商用100V E-mode GaN-on-Si功率HEMT为例，详细介绍了包括晶圆级可靠性测试（WLRT）在内的评估流程，为宽禁带半导体器件的可靠性验证提供了实用参考。
解读: GaN作为宽禁带半导体，在提升阳光电源户用光伏逆变器及小型化充电桩的功率密度和转换效率方面具有巨大潜力。本文提出的可靠性评估方法对于公司评估GaN器件在工业化应用中的长期稳定性至关重要。建议研发团队参考该评估流程，建立针对GaN功率器件的入库筛选标准，以加速其在下一代高频、高效率户用逆变器及便携式储...
氮化镓功率半导体器件动态导通电阻的表征与建模
Characterisation and Modeling of Gallium Nitride Power Semiconductor Devices Dynamic On-State Resistance
Ke Li · Paul Leonard Evans · Christopher Mark Johnson · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年6月
氮化镓高电子迁移率晶体管（GaN-HEMT）存在陷阱效应，导致其导通电阻（RDS(on)）高于理论值。该电阻的增加与器件关断状态下的直流偏置电压及偏置时间密切相关。本文对不同商业化GaN-HEMT的动态导通电阻进行了表征与建模研究。
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功率密度和效率要求的不断提升，GaN器件的应用成为关键技术趋势。动态导通电阻（Dynamic RDS(on)）是影响GaN器件在高频开关应用中可靠性与效率的核心因素。该研究提供的表征与建模方法，可指导研发团队在设计高频功率模块时，更准确地评估GaN器...
基于金刚石散热器封装的热-力分析与优化以提升GaN HEMT性能
Thermal-Mechanical Analysis and Optimization of Diamond Heat Sink Packaging for Enhancing GaN HEMT Performance
Peng Pan · Zujun Peng · Ke Li · Wei Wang · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年11月
本研究分析了以金刚石为散热基板的功率芯片封装结构的热-力特性，显著提升了GaN HEMT的性能。通过优化纳米银焊膏焊接工艺，实现了芯片与金刚石散热体间的可靠集成，有效增强了热点区域的散热能力。理论模拟表明，相较于传统MoCu散热器，金刚石散热器具有更优的散热性能和更低的热应力。实验结果表明，在27.3 W功耗下，结到壳的热阻降低53.4%，芯片表面最高温度下降45.3%，直流输出电流提升9.2%，且功率循环寿命超过33万次无失效，验证了金刚石散热封装在提升高功率器件热电性能与可靠性方面的有效性。
解读: 该金刚石散热封装技术对阳光电源功率器件热管理具有重要应用价值。在ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器中，GaN HEMT器件的高功率密度应用面临严峻散热挑战。研究展示的金刚石散热方案可使结壳热阻降低53.4%、芯片温度下降45.3%，直接提升器件电流输出能力9.2%，这对提高PowerTitan储...
基于Si MOSFET与GaN HEMT的功率变换器辐射电磁干扰分析与比较
Analysis and Comparison of the Radiated Electromagnetic Interference Generated by Power Converters With Si MOSFETs and GaN HEMTs
Yingjie Zhang · Shuo Wang · Yongbin Chu · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年8月
本文基于等效噪声电压源构成，分析了GaN HEMT与Si MOSFET参数及负载条件对辐射电磁干扰（EMI）的影响。研究重点涵盖了开关电压的上升/下降沿、零电压开关压降以及寄生振荡等因素对辐射EMI的贡献。
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等宽禁带半导体器件的应用日益广泛。本文深入分析了GaN器件带来的高频开关噪声及辐射EMI机理，对公司研发团队在优化PCB布局、抑制寄生参数及提升电磁兼容性（EMC）设计方面具有重要指导意义。建议在后续的组串式逆变器及充电桩高...
肖特基型p-GaN栅HEMT的阈值电压
Vth）不稳定性对开关行为的影响
Xuyang Lu · Arnaud Videt · Soroush Faramehr · Ke Li 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年9月
肖特基型p-GaN栅GaN HEMT存在阈值电压（Vth）不稳定性问题。在电压偏置下，器件会出现Vth的正向或负向漂移，但该现象对开关行为的影响研究尚不充分。本文深入探讨了Vth漂移对器件动态开关特性的影响机制。
解读: GaN作为第三代半导体，在阳光电源的高频、高功率密度产品（如户用光伏逆变器、微型逆变器及小型充电桩）中具有巨大应用潜力。p-GaN栅HEMT的Vth不稳定性直接关系到驱动电路设计的可靠性与开关损耗的稳定性。建议研发团队在评估GaN器件选型时，重点关注该类器件在长期高压偏置下的Vth漂移特性，并优化驱...
p-GaN栅极HEMT在高功率微波辐照下的退化行为与机理分析
Analysis of Degradation Behavior and Mechanism of p-GaN Gate HEMT Under High-Power Microwave Irradiation
Mingen Lv · Jing Xiao · Ming Tao · Yijun Shi 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年6月
本研究对p型氮化镓（GaN）栅高电子迁移率晶体管（HEMT）在高功率微波（HPM）辐照下的电学特性退化行为进行了研究。基于1/f噪声方法对p-GaN栅HEMT在HPM辐照前后进行了陷阱分析。实验结果表明，HPM辐照下p-GaN栅HEMT的阈值电压明显低于未辐照的新器件，亚阈值摆幅大于新器件。栅极漏电流的最大变化量增大了一个数量级。随着HPM功率和辐照时间的增加，p-GaN栅HEMT器件的退化现象愈发严重。1/f噪声测试结果显示，HPM辐照下p-GaN栅HEMT的输入参考平带谱噪声密度增加了一倍。...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于p-GaN栅极HEMT器件在高功率微波辐照下退化机理的研究具有重要的工程应用价值。作为全球领先的光伏逆变器和储能系统供应商，阳光电源的核心产品大量采用GaN基功率器件以实现高效率、高功率密度的电能转换。 该研究揭示的关键问题直接关系到我们产品的可靠性设计。研究发现...
肖特基p-GaN栅HEMT在UIS应力下动态导通电阻异常降低与恢复的研究
On the Abnormal Reduction and Recovery of Dynamic RON Under UIS Stress in Schottky p-GaN Gate HEMTs
Chao Liu · Xinghuan Chen · Ruize Sun · Jingxue Lai 等10人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年8月
本文研究了肖特基p-GaN栅HEMT在非钳位感性开关（UIS）应力下的动态导通电阻（RON_dyn）异常降低与恢复现象。研究发现RON_dyn的降低与UIS峰值电压呈正相关。通过Sentaurus仿真揭示了其物理机制：UIS应力期间，冲击电离产生的电子-空穴对导致了器件内部电场与载流子分布的动态变化。
解读: GaN器件作为下一代功率半导体，在阳光电源的高功率密度户用逆变器及小型化充电桩产品中具有极高的应用潜力。该研究揭示了GaN器件在极端感性开关应力下的动态特性变化，对提升阳光电源产品的可靠性设计至关重要。建议研发团队在进行高频拓扑设计时，充分考虑UIS应力对器件动态导通电阻的影响，优化驱动电路与保护策...
基于碳化硅、硅和蓝宝石衬底的氮化镓高电子迁移率晶体管的最大、有效和平均热阻
Maximum, effective, and average thermal resistance for GaN-based HEMTs on SiC, Si and sapphire substrates
Kaushik Shivanand Powar · Venkata Komalesh Tadepalli · Vaidehi Vijay Painter · Raphael Sommet 等6人 · Solid-State Electronics · 2025年8月 · Vol.227
摘要 本文采用TCAD仿真方法，报道了在碳化硅（SiC）、硅（Si）和蓝宝石衬底上的AlGaN/GaN和InAlN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMTs）的最大、有效和平均热阻（RTH）。在验证了仿真的I-V特性之后，通过自加热（SH）引起的沟道温度升高（ΔT）随耗散功率（PD）变化的关系曲线提取热阻RTH。最大热阻（RTHmax）决定了HEMT在较高功耗下的可靠性，因此提取了沟道峰值温度（Tmax）。将仿真的ΔTmax-PD曲线与文献中每种HEMT结构的结果进行了比较。所估算的RTHmax与已...
解读: 该GaN HEMT热阻分析技术对阳光电源功率器件应用具有重要价值。研究揭示SiC基底GaN器件具有最优热管理性能,可指导SG系列光伏逆变器和ST储能PCS的功率模块设计优化。通过精确区分最大、有效和平均热阻,能提升三电平拓扑中GaN/SiC器件的可靠性评估精度,优化散热设计裕量。该TCAD仿真方法可...
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