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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...
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...
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...
GaN功率器件在硬开关模式下动态Ron效应的经验模型评估与建立
Evaluation and Establishment of an Empirical Model for the Dynamic Ron Effect of GaN Power Device in Hard Switching Mode
Shaoyu Sun · Xu Du · Ling Xia · Wengang Wu · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年1月
近年来，氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）器件在电力应用中的迅速普及，使得传统的GaN静态SPICE模型由于动态导通电阻（$R_{on}$）效应，无法满足高压、高频电路设计的要求。本文评估了一款商用100 V肖特基型p - GaN HEMT在硬开关模式下的动态$R_{on}$效应，并提出了一个经验动态模型。脉冲测试结果表明，栅 - 漏电压应力是动态$R_{on}$效应的主要原因。器件的AlGaN势垒层和沟道处的峰值电场会导致阈值电压正向漂移和热电子效应。通过TCAD仿真验证了这两种导...
解读: 从阳光电源的业务角度来看，该论文针对GaN HEMT器件动态导通电阻效应的研究具有重要的工程应用价值。当前，阳光电源在光伏逆变器和储能变流器产品中正积极推进第三代半导体的应用，以实现更高的功率密度和转换效率。然而，GaN器件在硬开关模式下的动态Ron效应一直是制约其在高压大功率场景应用的关键瓶颈。 ...
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...
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...
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...
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...
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...
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...
垂直堆叠级联GaN HEMT功率模块中的热行为研究
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
与传统的横向配置相比，垂直堆叠式共源共栅氮化镓（GaN）功率器件具有显著的电气优势，包括降低寄生电感、设计紧凑以及功率密度高等。然而，将硅MOSFET直接堆叠在GaN HEMT上方会带来重大的热挑战。本研究确定了三个主要的热问题：芯片之间的相互加热、散热路径受限以及焊料空洞导致的热退化。有限元分析（FEA）模拟表明，由于这些影响，堆叠式设计的峰值温度比横向设计大约高30%。模拟还显示，焊料空洞，尤其是硅MOSFET下方的焊料空洞，会干扰垂直热流并加剧热点的形成。通过使用定制制造的模块在重复开关操...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，该论文揭示的垂直堆叠共源共栅GaN功率模块技术对我们在光伏逆变器和储能系统领域的产品升级具有重要参考价值。垂直堆叠架构能够显著降低寄生电感、提升功率密度，这与我们追求高效率、小型化逆变器的产品路线高度契合，特别是在户用储能和工商业储能系统中，紧凑设计可直接转化为系统成本优势...
高频
fT≥30 GHz）高击穿
Jiahao Chen · Parthasarathy Seshadri · Abdullah Al Mamun Mazumder · Ruixin Bai 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年7月
本文报道了一种采用MOCVD生长的Al₀.₆₂Ga₀.₃₈N沟道层和Al₀.₈₄Ga₀.₁₆N势垒层的高电子迁移率晶体管（HEMT）。器件实现3.7 Ω·mm的接触电阻和约3.3 kΩ/□的方阻。在栅长180 nm、源漏间距3 μm条件下，获得30.5 GHz的fT和55.3 GHz的fmax，同时表现出0.46 A/mm的高漏极电流、低栅/漏泄漏电流及高达315 V的击穿电压，Johnson品质因数达9.6 THz·V，为目前超宽禁带晶体管中的最高值。通过小信号参数提取得到内禀电子速度超过1×...
解读: 该超宽禁带AlGaN沟道HEMT技术对阳光电源高压大功率产品具有重要应用价值。其315V击穿电压和30GHz高频特性显著优于传统GaN器件，可应用于ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的功率开关模块，实现更高开关频率（降低磁性元件体积）和更高耐压等级（适配1500V直流系统）。9.6 THz·V的...
基于DHTOL测试研究GaN HEMT在重复漏源电压振荡下的开关可靠性
A DHTOL Test-Based Methodology to Investigate the Switching Reliability of GaN HEMTs Under Repeated Drain Voltage Ringing
Muhammed Ajmal C N · Bhanu Teja Vankayalapati · Sandeep R. Bahl · Fei Yang 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2026年2月
动态高温工作寿命（DHTOL）测试是验证功率器件在实际系统运行模式下可靠性的关键手段。本文提出了一种基于DHTOL的测试方法，专门用于研究氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）在存在大漏源电压振荡应用场景下的开关可靠性，为宽禁带器件的寿命评估提供了新思路。
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要求的提升，GaN器件的应用日益广泛。该文提出的DHTOL测试方法对于评估GaN器件在复杂开关瞬态下的长期可靠性具有重要参考价值。建议研发团队在引入GaN功率模块时，参考此方法建立针对性的动态应力测试标准，以规避高频开关引起的电压振荡导致的失...
肖特基p-GaN栅极功率HEMT的正向阈值电压漂移：对温度、偏置和栅极漏电流的依赖性
Positive VTH Shift in Schottky p-GaN Gate Power HEMTs: Dependence on Temperature, Bias and Gate Leakage
Nicola Modolo · Carlo De Santi · Sebastien Sicre · Andrea Minetto 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年6月
本文深入分析了增强型肖特基p-GaN栅极HEMT器件中正向阈值电压的不稳定性。通过定制的测试平台，研究了从微秒到数百秒时间跨度内，阈值电压漂移与电压、温度及栅极漏电流之间的依赖关系，为理解宽禁带器件的长期可靠性提供了关键数据支持。
解读: GaN器件作为下一代功率半导体，在阳光电源的户用光伏逆变器及小型化充电桩产品中具有极高的应用潜力，能显著提升功率密度和转换效率。本文研究的p-GaN栅极不稳定性是制约其大规模商业化应用的关键可靠性问题。建议阳光电源研发团队关注该漂移特性对逆变器长期运行中驱动电路设计及开关频率优化的影响，特别是在高温...
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...
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...
射频应力下SiC衬底AlGaN/GaN HEMT的可靠性评估
Reliability Assessment Of AlGaN/GaN HEMTs on the SiC Substrate Under the RF Stress
Niemat Moultif · Olivier Latry · Eric Joubert · Mohamed Ndiaye 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年7月
本文研究了射频（RF）应力下AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）的可靠性。测试表明，尽管老化后栅极接触保持稳定，但器件的射频性能和直流参数出现退化。研究指出，这种退化主要源于热电子效应导致的栅源或栅漏区域体陷阱增加。
解读: 随着阳光电源在光伏逆变器和储能PCS领域对高功率密度和高效率的追求，宽禁带半导体（如GaN和SiC）的应用日益广泛。虽然本文聚焦于射频应力，但其揭示的热电子效应和体陷阱退化机制对功率器件的长期可靠性评估具有重要参考价值。建议研发团队在下一代高频组串式逆变器或小型化储能模块设计中，参考该研究的失效机理...
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...
一种基于单片GaN集成电路的电源电压不敏感双晶体管PTAT/CTAT温度传感器
A Supply Voltage Insensitive Two-Transistor Temperature Sensor With PTAT/CTAT Outputs Based on Monolithic GaN Integrated Circuits
Ang Li · Fan Li · Kaiwen Chen · Yuhao Zhu 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年9月
本文提出了一种基于氮化镓（GaN）MIS-HEMT的单片集成双晶体管（2T）温度传感器。通过调节耗尽型（D-mode）和增强型（E-mode）器件的栅极尺寸比，实现了传感器输出在PTAT（与绝对温度成正比）和CTAT（与绝对温度成反比）模式间的转换，且具备良好的电源电压不敏感特性。
解读: 随着阳光电源在光伏逆变器和储能系统（如PowerTitan系列）中对功率密度和效率要求的不断提升，GaN等宽禁带半导体技术的应用前景广阔。该研究提出的单片集成温度传感器方案，有助于实现GaN功率模块内部的高精度实时热监测。对于阳光电源而言，该技术可集成至下一代高频、高功率密度逆变器或充电桩的驱动电路...
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