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具有770 ION/IOFF比的p-GaN栅极HEMT在800°C下工作
p-GaN Gated HEMT With 770 ION/IOFF Ratio Operating at 800 °C
| 作者 | Ajay Kumar Visvkarma · Juan Nicolas Jimenez Gaona · Chan-Wen Chiu · Yixin Xiong · Yi-Shuo Huang · Rian Guan |
| 期刊 | IEEE Electron Device Letters |
| 出版日期 | 2025年9月 |
| 技术分类 | 电动汽车驱动 |
| 技术标签 | GaN器件 |
| 相关度评分 | ★★★★ 4.0 / 5.0 |
| 关键词 | p-GaN门控HEMT 高温测试 导通电流 开关比 稳定性 |
语言:
中文摘要
本文开发了一种 p - 氮化镓（GaN）栅极高电子迁移率晶体管（HEMT），并在高达 800 °C 的温度下进行了电学测试。该器件在 800 °C 时展现出 80 mA/mm 的高导通态电流，同时具有 770 的高开/关电流比（ION/IOFF）。此外，该晶体管还在 800 °C 下进行了 60 分钟的热应力测试，在整个应力测试期间均表现出稳定的工作性能。良好的导通电流、开/关电流比和稳定性为基于氮化镓的高温电子学发展提供了一条有前景的途径。
English Abstract
A p-GaN gated high electron mobility transistor (HEMT) has been developed and electrically tested up to 800 ° C. The device demonstrated a high on-state current of 80 mA/mm and simultaneously a high ION/IOFF ratio of 770 at 800 ° C. The transistor was also thermally stressed at 800 ° C for 60 min. It demonstrated stable operation throughout the entire stress duration. The favorable on-current, on/off ratio, and stability show a promising path for high-temperature electronics based on GaN.
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SunView 深度解读
从阳光电源的业务视角来看，这项p-GaN栅极HEMT在800°C极端高温下的突破性表现具有重要战略意义。该器件在极端温度下仍能保持80 mA/mm的高导通电流和770的开关比，为我们在光伏逆变器和储能系统中面临的散热挑战提供了全新解决思路。
在光伏逆变器应用场景中，功率器件通常是系统可靠性的瓶颈。传统硅基IGBT和MOSFET在125-175°C工作温度下已接近极限，需要复杂的散热系统，这不仅增加了系统体积和成本，也限制了功率密度提升。该GaN HEMT技术若能实现800°C稳定运行，将使我们重新定义逆变器的热管理架构，显著简化散热设计，提高系统集成度，这对于大型地面电站和分布式光伏系统的成本优化意义重大。
在储能变流器领域，高温工作能力尤为关键。储能集装箱在极端气候条件下的温度管理一直是技术难点，该技术可为我们开发适应沙漠、热带等恶劣环境的储能解决方案提供器件基础，拓展全球市场覆盖范围。
然而，技术成熟度仍需审慎评估。论文展示的是器件级验证，距离商业化应用还需解决封装材料耐高温性、长期可靠性验证（目前仅60分钟测试）、成本控制等工程化挑战。建议我们的研发团队密切跟踪该技术演进，在适当时机开展联合开发或技术预研，为下一代高功率密度、高可靠性电力电子产品储备核心技术能力，巩固在新能源领域的技术领先地位。