Chung-Wei Wu · Po-Hsun Chen · Ming-Chen Chen · Yu-Hsuan Yeh 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年6月

本研究探讨了 p 型氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）在关态应力（OSS）下的非均匀电子俘获行为。亚阈值摆幅（SS）退化是由电子非均匀俘获到 AlGaN 层所诱导的穿通电流引起的。进行了技术计算机辅助设计（TCAD）仿真，以重现器件在关态应力下的电场分布以及沿沟道的电势分布。仿真结果表明，在漏极侧的栅极/p - GaN/AlGaN 叠层处存在强电场。相应地，p - GaN 层中会产生一个耗尽区，导致电子在漏极侧的 AlGaN 层中被俘获。随后，提出了一个物理模型来解释这种俘获机制。此...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于p-GaN HEMT器件非均匀电子陷阱效应的研究具有重要的战略意义。GaN功率器件凭借其高频开关、低导通损耗和高温特性，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，直接影响系统效率和可靠性指标。 该研究深入揭示了p-GaN HEMT在关断状态应力下的退化...

Yanyan Jin · Guihua Mao · Nengmou Xu · Yingjie He 等5人 · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2025年10月 · Vol.73

本文针对IGBT与GaN混合半桥电路在分数功率处理模式下的负载动态响应差问题，提出一种结合数字死区平均电流控制与双支路负载电流前馈的主动纹波抑制技术，显著提升瞬态性能，并通过实验验证了其有效性。

解读: 该技术可直接应用于阳光电源ST系列储能变流器（PCS）及PowerTitan液冷储能系统中的多电平/混合开关拓扑，提升宽禁带器件协同效率与动态响应能力。建议在下一代高功率密度组串式逆变器和光储一体机中引入IGBT-GaN混合桥臂设计，结合iSolarCloud平台实现自适应死区控制参数在线优化，增强...

Chao Peng · Zhifeng Lei · Teng Ma · Hong Zhang 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年8月

本文报道了 650 V p 型氮化镓（GaN）栅高电子迁移率晶体管（HEMT）在重离子辐照下漏电流增大的现象。重离子导致 GaN HEMT 漏电流增大的退化情况与重离子的线性能量转移（LET）值和偏置电压有关。仅在 LET 值为 60.5 MeV·cm²/mg 的钽（Ta）离子辐照下观察到漏电流增大，而在 LET 值为 20.0 MeV·cm²/mg 的氪（Kr）离子辐照下未观察到该现象。此外，较高的偏置电压会导致漏电流增大的退化现象更为明显。当器件偏置电压为 100 V 时，漏极和源极之间存在...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于p-GaN栅极HEMT器件重离子辐照效应的研究具有重要的可靠性参考价值。GaN功率器件凭借其高频、高效、高功率密度等优势，正逐步成为光伏逆变器和储能变流器的核心功率开关器件。然而，该研究揭示的重离子辐照导致的漏电流退化机制，对我们在特殊应用场景下的产品设计提出了新的...

Wenbo Ye · Junmin Zhou · Han Gao · Haowen Guo 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年2月

本研究针对低噪声放大器（LNA）应用，对氮化镓（GaN）增强型（E 型）凹槽栅高电子迁移率晶体管（HEMT）的器件特性进行了全面表征和研究。通过低损伤的基于氩气的中性束蚀刻（Ar - NBE）技术，凹槽栅 HEMT 实现了 0.5 V 的正电压阈值（ ${V} _{\text {TH}}$ ）、148 mS/mm 的最大跨导（gm）以及 2.39 nA/mm 的导通态栅极漏电流（ ${I} _{\text {G}}$ ）。在 2 GHz 的工作频率下，该器件呈现出 1.48 dB 的最小噪声系数...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于氩离子中性束刻蚀技术的增强型GaN MOSHEMT器件研究具有重要的战略参考价值，但其直接应用价值相对有限。 该论文聚焦于低噪声放大器（LNA）应用的GaN器件优化，实现了1.48 dB的超低噪声系数和0.5V的正阈值电压。从技术角度看，增强型GaN器件的常开特性...

Youssef Hamdaoui · Sondre Michler · Adrien Bidaud · Katir Ziouche 等5人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2024年11月

我们报道了击穿电压（BV）超过 1200 V 的全垂直氮化镓（GaN）-硅（Si）p-i-n 二极管。温度依赖性测量表明其具有雪崩击穿能力，这反映了高质量的加工工艺和外延生长。所制备的垂直 p-i-n 二极管的导通态特性显示，阳极直径较小时导通电阻为 0.48 mΩ·cm²，阳极直径较大（即 1 mm）时导通电阻为 1.7 mΩ·cm²。导通电阻的增加归因于散热问题。尽管如此，由于采用了优化工艺，包括作为边缘终端的深台面刻蚀以及通过聚酰亚胺钝化实现的背面厚铜层散热片（增强了薄膜的机械鲁棒性），大...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项1200V全垂直GaN-on-Si p-i-n二极管技术具有重要的战略价值。该技术实现了超过1200V的软击穿电压和10A以上的大电流承载能力，这些参数恰好契合我们光伏逆变器和储能变流器的核心应用场景。 在技术价值方面，该器件展现的0.48-1.7 mΩ·cm²导通电...

Xi Jiang · Jing Chen · Chaofan Pan · Hao Niu 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年8月

本文研究了氮化镓高电子迁移率晶体管（GaN HEMTs）在过流应力下的失效机制。评估了氮化镓混合漏极嵌入式栅极注入晶体管（HD - GIT）器件在不同应力条件下的过流行为，并确定了主要的失效模式。分阶段分析了GaN器件在过流事件期间的波形，并剖析了每个阶段背后的物理机制。进行了数值技术计算机辅助设计（TCAD）模拟，以分析过流应力期间的电场分布和电子迁移率的变化。通过模拟分析研究了热失控和漏极/衬底击穿失效。结果表明，GaN HEMTs中的热失控失效是由于电子迁移率降低和沟道内电场增加引发的，热...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于GaN HD-GIT器件过流失效机制的研究具有重要的技术价值和应用意义。GaN功率器件凭借其高开关频率、低导通损耗和高功率密度等优势，已成为光伏逆变器和储能变流器等产品实现高效率、高功率密度的关键技术路径。 该研究通过实验与TCAD仿真相结合，系统揭示了GaN H...

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...

Yifei Zheng · Haoran Wang · Boyu Li · Weimin Yuan 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年9月

本文提出了一种提升单片氮化镓（GaN）半桥功率集成电路在高速开关瞬态电应力下可靠性的方法。通过片上地线分离设计抑制地弹，避免输入级击穿和误触发；采用双共栅差分对结构的鲁棒电平转换器，有效阻断dVSW/dt噪声传播，同时支持负VSW工作并保持低传输延迟；可调驱动强度的栅极驱动电路抑制振铃与过冲，且不引入寄生元件。基于1 μm硅基GaN工艺实现的100 V单片集成芯片实验验证了其对130 V/ns dVSW/dt的免疫能力、低于10.4 ns的延迟，以及-15 V负压耐受性和输出强度可调性。

解读: 该单片GaN功率IC技术对阳光电源ST系列储能变流器和SG光伏逆变器的功率密度提升具有重要价值。其130V/ns的dVSW/dt噪声免疫性和10.4ns超低延迟可直接应用于PowerTitan大型储能系统的高频开关电路，提升系统动态响应速度。双共栅差分对电平转换器的-15V负压耐受设计，可增强阳光电...

Benedikt Kohlhepp · Daniel Breidenstein · Thomas Dürbaum · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年9月

氮化镓高电子迁移率晶体管（GaN-HEMT）具有低导通电阻和快速开关特性，适用于高效率、高功率密度的电力电子变换器。然而，电荷捕获效应会导致导通电阻退化并引起阈值电压漂移，进而增加开关损耗，甚至因米勒电流引发误开通。由于器件手册通常缺乏阈值电压不稳定性的详细信息，工程师需自行开展测试。鉴于电荷捕获过程的时间常数从微秒至小时不等，且受温度、漏极和栅极偏压等多种因素影响，必须在接近实际应用条件下进行短时与长时测试。本文提出一种仅使用电力电子实验室常规设备的测试方案，通过交替施加应力/弛豫阶段与短时测...

解读: 该GaN-HEMT阈值电压漂移测试技术对阳光电源功率器件应用具有重要价值。在ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器中，GaN器件的阈值电压不稳定性直接影响开关损耗和系统效率，电荷捕获导致的Vth漂移可能引发米勒电流误开通，威胁系统可靠性。该测试方案可用于：1）优化GaN功率模块的栅极驱动设计，设置合...

Mojtaba Alaei · Herbert De Pauw · Elena Fabris · Stefaan Decoutere 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年8月

来自硅基氮化镓（GaN）p - GaN 栅极高电子迁移率晶体管（HEMT）的实验数据表明，终端电容（尤其是 \(C_{\mathrm{BS}}\)、\(C_{\mathrm{BG}}\) 和 \(C_{\mathrm{BD}}\)）与漏源电压（\(V_{\mathrm{DS}}\)）密切相关，这表明通过体接触存在显著的耦合。这种与场板下二维电子气（2DEG）逐渐耗尽相关的行为，现有紧凑模型无法充分描述。本文详细分析了场板下与 \(V_{\text {DS }}\) 相关的耗尽动态，并开发了一种增...

解读: 从阳光电源的业务角度来看，这项关于p-GaN栅极HEMT器件终端电容建模的研究具有重要的战略价值。作为全球领先的光伏逆变器和储能系统供应商，阳光电源在高功率密度、高效率的功率转换系统开发中，GaN功率器件正逐步成为替代传统硅基器件的关键技术路径。 该研究针对p-GaN栅极HEMT器件中体电容（CB...

Chengzhi Xu · Peiyuan Fu · Xufeng Liao · Zhangming Zhu 等5人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年4月

凭借优异品质因数(FOM),氮化镓高电子迁移率晶体管(GaN HEMT)目前在兆赫兹开关频率、高功率密度和效率的开关电源(SMPS)应用中发挥关键作用。但反向导通期间频率相关死区时间损耗显著降低转换效率。反向导通还增加自举(BST)电压过充风险。提出基于预测VSW检测的死区时间优化技术(DOT),可有效消除反向导通。与需要多个周期确定最优死区时间的传统方法不同,该DOT可在宽VIN范围(24-48V)和负载电流(0.1-6A)实时实现最优死区时间。测试芯片采用0.18μm双极-CMOS-DMOS...

解读: 该GaN实时死区时间优化驱动技术对阳光电源GaN功率器件应用有重要优化价值。预测VSW检测DOT可应用于ST储能变流器和SG光伏逆变器的GaN模块,提高效率并降低死区损耗。实时优化技术对阳光电源高频开关电源产品的智能化驱动有借鉴意义。4.3%效率提升对户用储能系统和车载电源的能量转换性能有显著改善作...

Ashish Kumar · Apurv Kumar Yadav · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年4月

传统电流源逆变器（CSI）采用硅基反向阻断（RB）开关，存在导通损耗高、开关频率受限等问题。基于宽禁带材料（如GaN和SiC）的四象限（FQ）开关具有低导通损耗和反向耐压能力，适用于高效CSI。本文针对H7拓扑CSI，通过新增开关S7为直流链电流提供旁路，实现S1a-S6a的零电流关断。传统调制策略将零状态分为四段，导致频繁切换与高开关损耗。本文提出一种优化矢量排列的新调制方案，减少开关动作次数，降低损耗。通过PLECS仿真对比分析不同CSI拓扑（3ϕ, 400 V, 8 kW）下的损耗与效率，...

解读: 该H7电流源逆变器最小化开关损耗PWM方案对阳光电源储能与光伏产品线具有重要应用价值。针对ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器，该技术通过优化矢量排列减少开关动作次数，可显著降低SiC/GaN宽禁带器件的开关损耗，提升系统效率。零电流关断技术可减轻功率模块热应力，延长器件寿命。该方案在直流侧旁路开...

Seyed Iman Hosseini Sabzevari · Salar Koushan · Armin Ebrahimian · Towhid Chowdhury 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年4月

集成模块化电机驱动（IMMD）可实现高效率、高功率密度和容错能力，但受限于空间，其热管理设计面临挑战。本文针对航空应用中的250-kW IMMD，提出一种基于3 mm热管的热管理系统（TMS）设计方案。通过PLECS软件对电力电子模块进行电-热联合仿真，并建立简化的热阻模型以估算氮化镓（GaN）半导体芯片结温。实验验证了所设计TMS的性能，并与商用散热器对比。结果表明，在冷却液温度为24°C时，该系统优于商用散热器；在41°C工况下，GaN器件最大结温仅为95.16°C，满足额定功率运行需求。

解读: 该热管散热技术对阳光电源GaN功率器件应用具有重要参考价值。文章针对250kW高功率密度电机驱动的热管理挑战，提出3mm热管方案，在41°C环境下将GaN器件结温控制在95°C以内，验证了紧凑空间下的高效散热能力。该技术可直接应用于阳光电源车载OBC充电机和电机驱动产品，提升GaN器件在高功率密度场...

Longyang Yu · Wei Mu · Shenglei Zhao · Xiufeng Song 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年10月

新兴的氮化镓器件具有更小的体积和更低的开关损耗，适用于点负载（PoL）转换器。然而，高频铁氧体材料的磁芯损耗密度已接近瓶颈，难以进一步减小磁芯截面积，导致平面电感成为多数PoL转换器中高度最高的元件。本文提出一种基于合金粉末磁芯集成磁元件的3D GaN PoL转换器，该磁元件具有分布式气隙、更低的磁芯损耗和更高的热导率，显著提升转换器的效率与散热性能。文章详细分析了磁元件的寄生参数、磁设计及热特性，并搭建了90 W、12–1.8 V的四相PoL转换器样机，对比采用铁氧体与合金磁芯的性能。实验结果...

解读: 该3D GaN PoL转换器技术对阳光电源多条产品线具有重要应用价值。在ST储能变流器中，分布式气隙平面磁元件可显著降低DC-DC变换级的体积与损耗，提升功率密度；合金粉末磁芯的高热导率特性可改善散热设计，延长系统寿命。在SG光伏逆变器的Boost升压电路中，该磁元件技术可减小电感体积，配合GaN器...

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...

Heng-Sheng Shan · Yi-Xin Wang · Cheng-Ke Li · Ning Wang 等6人 · IEEE Journal of Photovoltaics · 2024年11月

通过在（0001）取向的图案化蓝宝石衬底（PSS）上生长铝镓氮（AlGaN）应变补偿层（SCL），研制出一种高效的氮化铟镓（InGaN）激光光伏电池（LPVC），其光电转换效率（η）达到了23.09%。光致发光光谱证实，插入AlGaN SCL后，峰值分裂现象减少，表明铟（In）分布更加均匀。此外，样品的半高宽变窄，这表明插入AlGaN SCL后晶体质量得到了改善。X射线衍射分析显示，AlGaN SCL能有效调节InGaN材料中的应变弛豫，与未采用AlGaN SCL的材料相比，有源区中阱与垒之间的...

解读: 该InGaN激光光伏技术对阳光电源的功率器件研发具有重要参考价值。研究中AlGaN应变补偿层降低缺陷密度的设计思路，可借鉴至SiC/GaN功率器件的异质外延优化，改善SG系列逆变器和ST储能变流器中GaN器件的晶格失配问题，提升器件可靠性。23.09%的光电转换效率验证了应变工程在III-V族半导体...

Simone Palazzo · Thiago Pereira · Yoann Pascal · Giovanni Busatto 等5人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年5月

氮化镓(GaN)晶体管因高功率密度和高效率在工业和汽车应用中日益流行,但可靠性和鲁棒性仍限制其广泛采用。短路(SC)鲁棒性已被广泛实验研究,但GaN HEMT短路条件运行仿真因缺乏准确模型描述漏电流崩塌和栅漏电流增加等主要现象而受限。本文提出650V/60A GaN HEMT漏极和栅极电流行为模型,集成到LTSpice制造商模型中。所提模型在GaN半桥短路期间确定漏极和栅极电流的精度显著提高,适用于其他650V GaN HEMT,成为仿真器件和设计有效短路保护电路的可靠工具。

解读: 该GaN短路建模技术对阳光电源GaN器件应用和保护电路设计有重要参考价值。行为模型可应用于ST储能变流器和SG光伏逆变器的GaN功率模块短路仿真,优化保护电路设计并提高可靠性。该技术对工商业光伏系统GaN逆变器的短路耐受性评估有指导意义。精确的短路模型对阳光电源GaN产品线的可靠性设计和测试验证有实...

Yifei Zheng · Haoran Wang · Boyu Li · Weimin Yuan 等11人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年9月 · Vol.14

本文提出一种单片GaN半桥功率IC可靠性增强方案，包括片上地分离设计、抗dVSW/dt噪声的鲁棒电平移位器及可调驱动强度栅极驱动器。实测验证其在130 V/ns dVSW/dt下无误触发，延迟<10.4 ns，支持−15 V负压耐受。

解读: 该GaN功率IC技术可显著提升阳光电源组串式逆变器和ST系列储能变流器（PCS）的开关可靠性与功率密度。尤其适用于高频化、高效率场景（如PowerTitan液冷储能系统中的紧凑型PCS模块），有助于降低EMI、抑制寄生振荡，延长GaN器件寿命。建议在下一代1500V组串式逆变器及双向储能PCS中开展...

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...

Zheng-Lai Tang · Yang Shen · Bing-Yang Cao · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年3月

电子设备中的自热效应会导致局部热点，对其性能和可靠性产生不利影响，在氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）等高功率密度器件中尤为明显。除了增强散热外，通过结构设计减少热量产生可以有效调节自热效应。本研究基于漂移 - 扩散模型，利用电热模拟方法研究了非对称倾斜场板（FP）对GaN HEMTs自热效应的调节作用。此外，采用蒙特卡罗（MC）模拟方法研究了在非傅里叶热传导条件下，倾斜场板对声子弹道输运的影响。结果表明，倾斜场板使电位分布更加平滑，降低了沟道中的最大电场强度，从而降低了最大发热密度...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于GaN HEMT器件自热效应调控的研究具有重要的战略意义。GaN功率器件凭借其高频、高效、高功率密度的特性，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。然而，自热效应导致的局部热点一直是制约GaN器件在大功率应用中可靠性的关键瓶颈。 该研究提出的倾斜场板...