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基于解耦双通道结构的低反向导通损耗高正向阈值电压p-GaN栅AlGaN/GaN HEMT
Decoupled Double-Channel p-GaN Gate AlGaN/GaN HEMT Featuring Low Reverse Conduction Loss and High Forward Threshold Voltage
| 作者 | Xiaotian Tang · Zhongchen Ji · Qimeng Jiang · Sen Huang · Xinguo Gao · Ke Wei |
| 期刊 | IEEE Electron Device Letters |
| 出版日期 | 2024年12月 |
| 技术分类 | 储能系统技术 |
| 技术标签 | 储能系统 GaN器件 |
| 相关度评分 | ★★★★ 4.0 / 5.0 |
| 关键词 | 混合源p - GaN栅极 常关型AlGaN/GaN HEMT 解耦双通道结构 反向导通电压 正向阈值电压 |
语言:
中文摘要
基于解耦双沟道结构，提出并成功制备了一种混合源 p - GaN 栅常关型 AlGaN/GaN 高电子迁移率晶体管（HEMT）。该晶体管通过混合源结构对上下沟道进行解耦，缓解了 p - GaN 栅与双沟道结构之间的兼容性问题。得益于源极侧与下沟道的肖特基连接，同时实现了极低的反向导通电压（ - 0.5 V）和较大的正向阈值电压（ + 3.2 V）。
English Abstract
A Hybrid-Source p-GaN gate Normally-OFF AlGaN/GaN HEMT is proposed and successfully fabricated, based on a decoupled double-channel structure. It mitigates the compatibility issue between the p-GaN gate and double-channel structures by decoupling the upper and lower channels through a Hybrid-Source structure. Thanks to the source-side Schottky connection to the lower channel, an extremely low reverse turn-ON voltage (-0.5 V) and a large forward threshold voltage (+3.2 V) are simultaneously achieved.
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SunView 深度解读
从阳光电源的业务视角来看，这项基于解耦双沟道结构的p-GaN栅极GaN HEMT技术具有重要的战略价值。该器件通过混合源极结构实现了-0.5V的极低反向导通电压和+3.2V的高正向阈值电压的同时优化，这一突破性设计直接契合我司光伏逆变器和储能变流器对功率器件性能的核心诉求。
在光伏逆变器应用中，该技术的双重优势尤为关键。高正向阈值电压（+3.2V）显著提升了器件的抗干扰能力和系统可靠性，可有效降低误导通风险，这对于我司高功率密度组串式和集中式逆变器的安全运行至关重要。同时，极低的反向导通损耗能够优化双向功率流动场景下的效率表现，特别适用于我司储能系统的双向变流器，可在充放电循环中减少能量损失，直接提升系统全生命周期的经济性。
从技术成熟度评估，该方案通过解耦双沟道结构解决了传统p-GaN栅极技术的兼容性难题，展现出较强的工程可行性。然而，混合源极结构的制造工艺复杂度、长期可靠性验证以及成本控制仍是产业化的关键挑战。对阳光电源而言，建议关注以下机遇：一是与器件厂商开展联合开发，针对我司1500V高压系统定制优化方案；二是在新一代储能PCS和光储一体机中率先导入验证，建立技术先发优势；三是评估该技术在电动汽车OBC等新业务领域的拓展潜力。这项技术若成功产业化，可为我司新能源装备的效率提升和成本优化提供重要的底层技术支撑。