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一种基于等效栅极电阻控制的SiC MOSFET结温波动抑制方法
An Equivalent Gate Resistance Control Method for Junction Temperature Fluctuation Suppression in SiC MOSFETs
王若隐郑宏 · 中国电机工程学报 · 2025年6月 · Vol.45
非平稳工况下的结温波动是影响碳化硅（SiC）MOSFET可靠性的关键因素。本文提出一种等效栅极电阻控制方法，克服了在线连续调节驱动电阻的难题，并在此基础上设计了一种通过调节开关损耗来抑制结温波动的主动热管理策略，推导了结温调节范围。通过搭建逆变器实验平台验证了理论分析的正确性。实验结果表明，该方法可显著降低SiC MOSFET在不同功率波动阶段的结温波动，最大波动由18.83℃降至9.85℃，器件寿命提升约2.18倍。同时，考虑系统效率，引入温控操作区间与结温控制系数概念，并通过实验验证了方法的...
解读: 该等效栅极电阻控制方法对阳光电源SiC器件应用产品线具有重要价值。首先可应用于SG350HX等大功率光伏逆变器，通过主动热管理提升SiC MOSFET可靠性,延长产品寿命。其次可优化ST2752KWH等储能变流器的温度控制策略,在大功率波动工况下保障器件安全。此外,该方法也适用于DC充电桩等快充场景...
SiC MOSFET结温监测与控制技术综述
A Review of Junction Temperature Monitoring and Control Techniques for SiC MOSFETs
张擎昊 · 郑大勇 · 张品佳 · 中国电机工程学报 · 2025年2月 · Vol.45
碳化硅（SiC）金属-氧化物-半导体场效应管（MOSFET）因其优异性能在工业领域广泛应用，其可靠性与结温密切相关，结温监测与控制成为研究热点。本文将该技术分为经典结温监测、考虑老化影响的监测及结温控制三类。综述了热模型法与热敏电参数法的原理与发展，分析老化对监测精度的影响及补偿必要性，并探讨内部控制与外部控制方法的优劣。最后指出当前关键问题与未来发展方向，为相关研究提供参考。
解读: 该研究对阳光电源SiC器件应用产品线具有重要指导价值。结温监测与控制技术可直接应用于ST系列储能变流器、SG系列光伏逆变器和电动汽车充电桩等高功率密度产品,有助于提升SiC MOSFET的可靠性和使用寿命。特别是考虑器件老化影响的监测方法,可用于iSolarCloud平台的预测性维护,实现产品全生命...
基于POD热网络模型的SiC MOSFET浪涌安全工作区评估
Surge Safe Operating Area Evaluation of SiC MOSFET Based on POD Thermal Network Model
赵耀刘征王志强王进君李国锋 · 中国电机工程学报 · 2025年8月 · Vol.45
碳化硅（SiC）金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）在实际运行中常面临浪涌工况，易导致器件失效，其浪涌安全工作区（SOA）是可靠性评估的关键指标。传统评估方法依赖多次破坏性实验，成本较高。为此，提出一种低成本评估方法：首先建立考虑温度非线性影响的降阶热网络模型，并结合体二极管电路模型构建电热耦合模型；进而生成多工况下器件温度数据集，采用Kriging代理模型建立工况与结温的映射关系，实现SOA快速预测；最后通过破坏性实验验证了该方法的有效性。
解读: 该SiC MOSFET浪涌SOA评估技术对阳光电源功率器件应用具有重要价值。在ST储能变流器和SG光伏逆变器中，SiC器件常面临电网故障、负载突变等浪涌工况，传统破坏性测试成本高昂。该研究提出的POD降阶热网络模型结合Kriging代理模型方法，可快速预测器件在多工况下的结温与SOA边界，显著降低可...
总电离剂量辐照下动态栅极应力诱导的SiC MOSFET栅氧退化研究
Investigation on Gate Oxide Degradation of SiC MOSFETs Induced by Dynamic Gate Stress Under Total Ionizing Dose Irradiation
Jiahao Hu · Xiaochuan Deng · Tao Xu · Haibo Wu 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年10月
在这篇快报中，研究了碳化硅（SiC）金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET）在总电离剂量辐照下由动态栅极应力引起的栅极氧化物退化情况，以准确评估……
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于SiC MOSFET栅极氧化层在辐射环境下动态应力退化机制的研究具有重要的战略意义。SiC功率器件已成为我们新一代光伏逆变器和储能变流器的核心部件，其可靠性直接影响产品在极端环境下的表现。 该研究聚焦于总剂量辐射与动态栅极应力的耦合效应，这对我们在特殊应用场景具有...
基于器件物理的高压SiC MOSFET短路故障行为模型
A Device-Physics-Based Behavioral Model for Short-Circuit Failure of High-Voltage SiC MOSFETs
巫以凡 · 李驰 · 徐云飞 · 郑泽东 等5人 · 电工技术学报 · 2025年8月 · Vol.40
针对国产高压SiC MOSFET短路耐受能力差、缺乏精准仿真模型的问题，提出一种基于器件物理特性的行为模型，准确描述短路过程中电流、电压等外部特性。模型修正沟道电流中的电压项，并在元胞层面建模JFET区与漂移区电阻，考虑实际器件设计与工艺影响。关键参数源自器件设计环节，提升短路仿真精度并建立设计与应用间的桥梁。实验验证表明，6.5 kV/400 A器件仿真与实测结果一致性高，短路电流关键特征相对误差小于2.5%。
解读: 该SiC MOSFET短路故障建模研究对阳光电源高压产品线具有重要参考价值。特别是针对ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器中的6.5kV SiC器件应用，该模型可提升短路保护设计精度，降低器件失效风险。通过精确的物理建模和参数优化，有助于提高PowerTitan等大功率产品的可靠性设计。对于车载O...
用于并联SiC-MOSFET电流补偿的全模拟栅极驱动器设计与实现
Design and implementation of a full analogue gate driver for current compensation of paralleled SiC-MOSFETs
Adel Rezaeian · Ahmad Afifi · Hamid Bahrami · IET Power Electronics · 2024年12月 · Vol.18
本文设计并实现了一种用于并联碳化硅MOSFET电流补偿的全模拟栅极驱动器。由于单个碳化硅MOSFET的额定电流不足以满足高功率变换器的需求，通常需将多个器件并联以提升整体电流传导能力。然而，并联运行时易因参数差异导致电流分配不均，影响系统可靠性。为此，本文提出一种无需数字控制单元的全模拟驱动方案，通过实时检测各支路电流并动态调节栅极驱动信号，实现并联MOSFET间的电流均衡。实验结果表明，该驱动器能有效改善静态与动态电流分配不均问题，提高并联系统的稳定性和效率。
解读: 该全模拟栅极驱动电流补偿技术对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统具有重要应用价值。在大功率储能PCS中，多个SiC-MOSFET并联是实现高电流等级的关键方案，但参数离散性导致的电流不均衡会引发局部过热和可靠性下降。该技术通过实时模拟反馈动态调节各支路栅极驱动，无需复杂数字...
基于栅源电压差的并联SiC MOSFET瞬态电流均流方法
Transient Current Sharing Method for Parallel SiC MOSFETs Based on Gate-Source Voltage Difference
Hao Pan · Haichuan Zhou · Zhen Wang · Yufeng Zhao 等5人 · IET Power Electronics · 2025年4月 · Vol.18
本文建立了数学模型，用于分析和抑制并联SiC MOSFET在开关过程中的瞬态电流不平衡。通过提取与注入栅极电流以调节各器件间的栅源电压差异，所提出的控制策略显著降低了瞬态不平衡电流，有效实现了动态电流均分，提升了并联器件的电流共享性能，同时降低了设备过流风险。
解读: 该并联SiC MOSFET瞬态电流均流技术对阳光电源的大功率产品具有重要应用价值。可直接应用于ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器中的高功率密度模块设计，特别是1500V系统中的并联SiC器件应用场景。通过优化栅极驱动控制策略，有效解决了大功率产品中并联器件的动态电流分配问题，提升了系统可靠性。这...
一种具有高K/低K介质的4H-SiC MOSFET以改善频率特性
A Novel 4H-SiC MOSFET With High-K/Low-K Dielectric for Improved Frequency Characteristics
Jiaxing Chen · Juntao Li · Lin Zhang · IET Power Electronics · 2025年4月 · Vol.18
本文通过仿真分析并验证了不同场板介质对SiC MOSFET栅-漏电容及高频特性的影响。提出了一种采用高K场板介质与低K栅介质相结合的SiC MOSFET结构，有效降低了栅-漏电容，提升了高频优值，显著改善了器件的高频性能。
解读: 该高K/低K介质SiC MOSFET技术对阳光电源功率器件应用具有重要价值。通过降低栅-漏电容提升高频优值，可直接应用于ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的功率模块设计，提高开关频率，减小磁性元件体积，提升系统功率密度。对电动汽车OBC充电机和电机驱动系统，该技术可降低开关损耗，提升效率和功率密...
并联SiC MOSFET模块中减少过冲、振荡及dV/dt产生的可选主动电流平衡技术
Reduced Overshoots, Oscillations, and dV/dt Generation in Parallel Connected SiC MOSFET Modules With Optional Active Current Balancing
Mason Parker · Sebastián Neira · Edward L. Horsley · Stephen Finney 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年1月
碳化硅（SiC）MOSFET相比硅基IGBT具有更高的开关速度和更低的损耗。然而，在并联应用中，其开关振荡、漏源电压过冲及高dV/dt问题限制了其在中高功率变换器中的应用。本文研究了通过主动电流平衡技术来抑制这些负面效应，以提升功率模块的可靠性与性能。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线（如组串式光伏逆变器、PowerTitan储能系统）具有极高的应用价值。随着公司产品向更高功率密度和更高效率演进，SiC器件已成为主流选择。并联SiC模块带来的电压过冲和EMI问题是研发中的难点，该文提出的主动电流平衡方案可有效降低开关应力，提升系统可靠性。建议研发团队在...
SiC MOSFET多芯片并联功率模块热网络模型的快速修正方法
Fast Correction Method for Thermal Network Models of Multi-Chip Parallel Power Modules
Qian Luo · Yi Li · Bin Zhao · Peng Sun 等7人 · IET Power Electronics · 2025年5月 · Vol.18
本文提出了一种考虑热扩散与热耦合效应的SiC MOSFET多芯片并联热网络模型快速修正方法。该方法能够高效准确地评估功率模块内并联芯片的结温，显著提升热网络模型的预测精度，为功率模块的热设计与散热性能优化提供有力指导。
解读: 该SiC MOSFET多芯片并联热网络快速修正方法对阳光电源功率模块设计具有重要价值。在ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器中，多芯片并联SiC模块广泛应用于提升功率密度，但热耦合效应导致的芯片温度不均衡直接影响系统可靠性。该方法可精准预测各芯片结温分布，优化PowerTitan大型储能系统的散热...
串联SiC MOSFET在高频快速开关下的非均匀电压均衡方法
Non-Uniform Voltage Balancing Methods for Series-Connected SiC MOSFETs in High-Frequency Fast Switching
Yixin Shi · Dingmeng Guo · Xiaoning Zhang · Yaogong Wang 等6人 · IET Power Electronics · 2025年5月 · Vol.18
针对传统无源均衡方法在串联碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管（SiC-MOSFET）电路中难以实现均匀电压均衡的问题，提出一种基于负载侧的非均匀电阻-电容-二极管（NRCD）均衡方法。该方法考虑驱动电路寄生参数的影响，通过计算各SiC-MOSFET的均衡电容值，实现电路电压均衡的最优匹配，有效提升高频快速开关条件下的电压均衡性能。
解读: 该非均匀电压均衡技术对阳光电源高压大功率产品具有重要应用价值。在ST系列储能变流器和SG系列1500V光伏逆变器中，串联SiC MOSFET是实现高电压等级的关键方案，但传统均压方法难以应对高频快速开关工况。该研究提出的NRCD方法通过优化各器件均衡电容值，可有效改善PowerTitan等大型储能系...
SiC MOSFET中动态开关应力的解耦效应
Decoupling Effects for Dynamic Switching Stress in SiC MOSFETs
Alexis A. Gómez · Juan R. García-Meré · Alberto Rodríguez · Juan Rodríguez 等6人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年1月
本研究依据行业准则，对经过各种动态测试的碳化硅（SiC）金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET）的阈值电压（Vth）退化情况进行了对比分析。为确保对比的公平性，采用了定制的实验装置。观察到的退化结果显示，其会因是否施加高电压、驱动条件或开关事件的发生情况而有所不同。通过有限元方法（FEM）模拟和寄生电容分析，对实验观察结果进行了全面解释。此外，本研究还提出了一个概念框架和方法，可通过简化的退化测试程序来模拟高压老化效应。
解读: 该SiC MOSFET动态应力解耦研究对阳光电源ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的功率器件设计具有重要指导意义。研究揭示的高频开关下热-电场耦合导致Vth退化机制，可直接应用于PowerTitan大型储能系统中SiC模块的热管理优化和开关频率设计。通过解耦分析电场应力与热应力的独立影响，可改进...
线性和六边形拓扑SiC平面MOSFET短路特性与失效模式研究
Investigation on Short-Circuit Characteristics and Failure Modes of SiC Planar MOSFETs With Linear and Hexagonal Topologies
Huan Wu · Houcai Luo · Jingping Zhang · Bofeng Zheng 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年1月
本文对比评估了线性和六边形元胞拓扑结构的碳化硅（SiC）MOSFET在不同栅极电压、母线电压和壳温条件下的单脉冲短路鲁棒性，研究了两种拓扑结构的短路失效机理。提出并分析了一种新的门极失效与热失控导致短路失效的切换模型。首次在相同短路能量条件下对比评价了两种元胞拓扑的鲁棒性表现，全面揭示了元胞拓扑结构对SiC MOSFET短路鲁棒性的综合影响机制。
解读: 该研究对阳光电源SiC器件应用具有重要指导价值。短路鲁棒性是ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器功率模块设计的核心安全指标。研究揭示的元胞拓扑对短路耐受的影响机制，可直接应用于阳光电源自主SiC MOSFET选型与定制开发，通过优化六边形拓扑设计提升器件短路承受能力。门极失效与热失控的切换模型为P...
一种具有穿通型NPN结构的新型SiC MOSFET以提升反向性能
A Novel SiC MOSFET With a Reach-Through NPN Structure for Enhancing Reverse Performance
Shan Lu · Dong Liu · Yi Kang · Xiaolong Lu 等5人 · IET Power Electronics · 2025年6月 · Vol.18
提出并利用Sentaurus TCAD仿真验证了一种集成穿通型JFET结构的SiC MOSFET。通过MATLAB bvp4c分析穿通电场模型，揭示了电子分布、穿通电场及电子加速机制。仿真结果表明，该结构可提供更宽且单向的反向导通电流路径，并降低导通压降VON，使开关开通和关断损耗分别降低53.4%和8.9%，反向导通电流路径宽度提升91%。因此，RT-MOS在高功率与高频应用中具备显著竞争力。
解读: 该穿通型NPN结构SiC MOSFET技术对阳光电源功率器件应用具有重要价值。反向导通性能提升91%和开关损耗降低53.4%，可直接应用于ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的三电平拓扑设计中，优化双向功率流控制效率。在电动汽车驱动产品线，该技术可提升OBC充电机和电机驱动器的双向能量传输能力，降...
对4H-SiC MOSFET双极性退化机制的新见解
A Novel Insight Into the Mechanism of Bipolar Degradation in 4H-SiC MOSFET
Yangtao Long · Yuan Chen · Pengkai Wang · Bo Hou 等5人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年3月
在变流器应用中，碳化硅（SiC）金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET）的体二极管常被用作续流二极管以降低成本和节省空间，这可能会导致器件出现双极退化现象。本文分析并比较了 1200 V SiC MOSFET 在直流和脉冲电流应力条件下的双极退化机制。研究表明，直流应力下的退化速度比脉冲应力下更快，这是因为在脉冲电流关断状态期间，器件中的位错会收缩，从而使整体退化速度变慢。在较低的直流电流密度下，双极退化过程在退化前会经历一个激活阶段，且随着电流密度的降低，激活时间和退化时间会变...
解读: 作为全球领先的光伏逆变器和储能系统供应商，阳光电源产品中大量应用SiC MOSFET器件以提升功率密度和转换效率。该论文揭示的双极退化机制对我司产品可靠性具有重要指导意义。 在光伏逆变器和储能变流器应用中，为降低成本和优化空间布局，我们通常将SiC MOSFET的体二极管用作续流二极管。这种设计虽...
基于人工神经网络的封装SiC MOSFET短路耐受时间筛选方法
Artificial Neural Network-Based Screening Method for Short-Circuit Withstand Time in Packaged SiC MOSFETs to Enhance Device Consistency
Hengyu Yu · Monikuntala Bhattacharya · Michael Jin · Limeng Shi 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年7月
开发一种有效的方法以提高碳化硅（SiC）金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET）的短路耐受时间（SCWT）均匀性，对于确保电力电子系统中器件的可靠性和一致性至关重要。本文详细分析了由不可避免的工艺偏差导致的短路耐受时间变化，并介绍了一种基于人工神经网络（ANN）技术的新型筛选方法。利用从碳化硅MOSFET中提取的特征参数构建了一个两层隐藏层的人工神经网络模型。训练后的模型能够准确预测通过技术计算机辅助设计（TCAD）模拟的碳化硅MOSFET的短路耐受时间，最大误差小于15%，平均...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于人工神经网络的SiC MOSFET短路耐受时间筛选技术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，我们的产品正加速向SiC功率器件转型，以实现更高的功率密度和系统效率。然而，SiC MOSFET的短路耐受时间（SCWT）一致性问题一直是制约大规...
基于体二极管电压的SiC MOSFET键合线失效监测
Bond Wire Failure Monitoring of SiC MOSFETs Based on the Body Diode Voltage
Xiaolei Wang · Pengju Sun · Yinghui Yang · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年11月
键合线失效是碳化硅（SiC）MOSFET最主要的老化形式之一。现有电参数监测方法通常受结温与栅氧退化影响，难以准确识别键合线故障。本文提出一种基于−10 V栅源电压及特定监测电流下体二极管电压的SiC MOSFET键合线失效监测新方法。该方法利用SiC MOSFET第三象限输出特性中温度无关的交点，有效解耦结温和栅氧退化带来的干扰，实现对键合线失效状态的精确监测。通过双脉冲实验平台验证了该方法的有效性与可行性。
解读: 该SiC MOSFET键合线失效监测技术对阳光电源ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器具有重要应用价值。通过体二极管电压监测方法，可有效解耦结温和栅氧退化干扰，实现功率模块健康状态的精准诊断。该技术可直接集成到PowerTitan大型储能系统的智能运维体系中，结合iSolarCloud云平台实现S...
针对具有非致命外延形貌缺陷的4H-SiC MOSFET性能与可靠性的系统性研究
Systematic Investigation on the Performance and Reliability of 4H-SiC MOSFETs With Nonkiller Epitaxial Morphological Defects
Yibo Zhang · Xiaoyan Tang · Hao Yuan · Jingkai Guo 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年4月
碳化硅（SiC）金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET）中的外延形态缺陷会导致器件失效。虽然芯片探测（CP）方法能够识别并区分许多失效器件，但一些非致命性的外延形态缺陷常常会通过初始筛选，从而导致器件在实际应用中过早失效。本研究探讨了碳化硅形态缺陷对器件性能、短路（SC）可靠性和长期可靠性的影响。通过实验分析与技术计算机辅助设计（TCAD）模拟相结合的方法，为形态缺陷对器件性能的不同影响提供了有力证据。研究结果表明，胡萝卜形缺陷会显著降低栅极氧化物的质量，导致器件在长期可靠性测试...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于4H-SiC MOSFET外延形貌缺陷的系统性研究具有重要的战略价值。SiC功率器件是我们光伏逆变器和储能系统的核心部件，直接影响产品的功率密度、效率和可靠性。 该研究揭示了一个关键问题：传统芯片探测（CP）筛选方法存在局限性，某些"非致命"缺陷可能通过初检但在实...
一种基于串扰类型判定的SiC MOSFET分立器件串扰抑制新方法
A Novel Crosstalk Suppression Method for SiC MOSFET Discrete Device With Crosstalk Type Determination
作者未知 · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2024年11月
碳化硅（SiC）金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）的快速开关速度导致半桥结构中出现严重的串扰问题。目前最先进的串扰抑制方法存在以下局限性：忽略了共源电感引起的串扰；外部栅源电压采样无法正确反映串扰情况。为克服上述缺陷，本文提出一种新颖的串扰抑制方法，通过自动切换环路阻抗和驱动电压来抑制米勒电容和共源电感引起的串扰。此外，该方法能够基于内部栅源电压检测正确判断串扰类型。实验结果表明，在800 V/60 A的条件下，与无串扰抑制和仅采用有源米勒钳位的情况相比，所提方法在开通瞬态时可使串扰电...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项针对SiC MOSFET离散器件串扰抑制的创新技术具有重要的应用价值。当前，我司在光伏逆变器和储能变流器产品中正加速推进SiC功率器件的应用，以提升系统效率和功率密度。然而，SiC MOSFET的高速开关特性在半桥拓扑中确实带来了严重的串扰问题，这直接影响器件可靠性和系...
SiC MOSFET结构变异对温度估计中TSEP性能的影响
Impact of Structural Variation in SiC MOSFETs on TSEP Performances for Temperature Estimation
作者未知 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年5月
在电力电子变换器运行过程中，对碳化硅（SiC）金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET）的温度进行精确监测至关重要。利用温度敏感电参数（TSEPs）实现在线实时温度监测是该领域一种很有前景的技术。然而，以往的研究并未充分考虑器件结构差异如何影响待监测参数的选择以及监测结果的准确性。本文对不同栅极结构的 SiC MOSFET 的温度敏感电参数进行了全面研究。详细分析了温度敏感电参数随器件温度变化的物理机制，并通过双脉冲测试进行了验证。这项对比研究揭示了器件温度对不同栅极结构 SiC ...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于SiC MOSFET温度监测技术的研究具有重要的实用价值。作为全球领先的光伏逆变器和储能系统供应商，我们的产品正加速向高功率密度、高效率方向发展，而SiC器件已成为新一代功率变换器的核心部件。 该研究聚焦于利用温度敏感电参数（TSEP）实现SiC MOSFET的在...
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