作者未知 · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2025年1月

本文提出了一种用于提高基于氮化镓（GaN）的直流 - 直流转换器效率和功率密度的优化策略，该策略适用于具有宽输入电压范围调节需求的不同应用场景。该优化方案采用空心电感，并实施可变开关频率调制方法，以使氮化镓晶体管实现零电压开关导通，从而在频率调整方面提供更大的灵活性，并改善热管理。此外，针对基于交错式升降压氮化镓晶体管的直流 - 直流转换器，引入了一个专门的热模型，该模型考虑了自然对流散热器的存在。最后，通过对实验室原型进行测试，将理论探讨转化为实际应用。该原型实现了高效率（约 99%），在配备...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于GaN器件的DC-DC变换器优化技术具有显著的战略价值。该技术实现的99%高效率和17.5kW/L功率密度指标，直接契合我们在光伏逆变器和储能系统领域对高功率密度、高效率的核心追求。 在光伏应用场景中，该技术的宽输入电压范围（110-450V）特性尤为关键。这可有...

Qihao Song · Xin Yang · Bixuan Wang · Everest Litchford 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年12月

本文提出了一种与氮化镓（GaN）功率高电子迁移率晶体管（HEMT）单片集成的栅极静电放电（ESD）保护电路。除了增强栅极在ESD事件中的鲁棒性外，该多功能电路还能提高功率HEMT在正常开关操作时导通电阻（$R_{ON}$）和阈值电压（$V_{TH}$）的稳定性。这种改进的实现方式是在关断状态下钳位HEMT的负栅极偏置（$V_{G}$），而负栅极偏置是功率p型栅极GaN HEMT中$R_{ON}$和$V_{TH}$不稳定的关键原因。本文搭建了一个电路装置，用于原位监测动态$R_{ON}$及其从第一...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项GaN功率HEMT单片集成保护电路技术具有重要的战略价值。作为光伏逆变器和储能变流器的核心功率器件，GaN HEMT因其高开关频率、低导通损耗和高功率密度特性，是实现系统小型化和效率提升的关键技术路径。 该研究解决的核心痛点直接关系到我们产品的可靠性表现。在光伏逆变器...

P. T. Nandh Kishore · Sumit Kumar Pramanick · Soumya Shubhra Nag · IEEE Transactions on Industry Applications · 2024年10月

氮化镓高电子迁移率晶体管（GaN HEMT）的短路耐受时间（SCWT）较短，这对其可靠性提出了挑战，尤其在电动汽车充电器等中高功率应用中。本文基于电路中的状态变量和数据手册参数，对包含寄生元件的氮化镓高电子迁移率晶体管半桥结构中的短路故障瞬态进行建模。较高母线电压下的故障会导致瞬时功率损耗增加，进而使结温升高。这会导致器件的短路耐受时间缩短。该模型还用于估算不同直流母线电压下的故障清除时间。本文提出了一种用于氮化镓高电子迁移率晶体管的超快过流保护方案。该保护方案采用基于非侵入式印刷电路板嵌入式罗...

解读: 该研究对阳光电源的GaN器件应用具有重要参考价值。文中提出的PCB嵌入式Rogowski线圈过流保护方案可直接应用于ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的GaN功率模块设计中,有助于提升产品可靠性。特别是在1500V高压系统中,纳秒级故障检测能力可有效防止GaN器件损坏。该技术也可优化车载OBC充...

Jie Zhang · Jian Guan · Jiangnan Liu · Paiting Liu 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年9月

我们研究了铁电ScAlN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）中的自热效应（SHE）及其热缓解策略。采用分子束外延（MBE）生长的器件展现出约3.8 V的大记忆窗口（MW）、大于10⁸的开/关电流比（Iₒₙ/Iₒff）和约20 mV/dec的亚玻尔兹曼亚阈值摆幅（SS），这得益于ScAlN对二维电子气（2DEG）的极化控制。在高漏极偏压下，自热效应会使记忆和亚阈值特性退化。通过外部加热和跨导分析，证实了这种退化源于热效应。多频电导测量揭示了电荷的俘获和脱俘现象，而自热效应可能会加速这一过程。扫描...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项铁电ScAlN/GaN HEMT技术在功率电子器件领域展现出重要应用潜力。该器件实现了3.8V的大记忆窗口、超过10^8的开关电流比以及20 mV/dec的亚阈值摆幅，这些特性对于我们的光伏逆变器和储能变流器中的高频开关器件具有显著价值。 铁电极化控制二维电子气的技术...

Jeong-Kyu Kim · Mohamadali Malakoutian · Thomas Andres Rodriguez · Wiley Yu 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年8月

我们展示了在氮化镓（GaN）超晶格城堡式场效应晶体管（SLCFET）顶部集成近各向同性多晶金刚石（PCD）作为散热片后其性能的提升。这种集成使得饱和电流增加了约 14%（最高达到约 2.63 A/mm），同时阈值电压出现负向漂移，而栅极泄漏电流和关态电流几乎保持不变。在 GaN 沟道中发现了拉伸应变，该应变通过增加二维电子气密度导致阈值电压负向漂移。集成 PCD 后，观察到温度显著降低（在 6 W/mm 功率下从约 78°C 降至约 47°C），从而使跨导增加（从 652 mS/mm 增至 68...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项GaN超晶格沟槽场效应晶体管（SLCFET）集成多晶金刚石散热技术具有重要的战略价值。GaN功率器件是我们光伏逆变器和储能变流器的核心元件，直接影响系统的功率密度、效率和可靠性。 该技术通过顶部集成近各向同性多晶金刚石散热器，实现了显著的性能提升。饱和电流提升14%至...

Xinyue Dai · Qimeng Jiang · Baikui Li · Haiyang Li 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年8月

本文提出了一种分段扩展 p - GaN（SEP）栅极结构，并将其应用于 p - GaN/AlGaN/GaN 高电子迁移率晶体管（HEMT）中。与传统的 p - GaN HEMT 相比，SEP - HEMT 具有以下特点：1）关态泄漏电流降低，击穿电压提高，这归因于扩展 p - GaN（EP）区域实现了电场分布的优化；2）分段架构抑制了寄生效应，从而改善了动态特性。通过脉冲 I - V 测量研究了器件的动态行为，结果表明，在评估的结构中，SEP - HEMT 的动态退化最小。电致发光（EL）表征显...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项分段延伸p-GaN栅极结构的GaN HEMT技术具有重要的战略价值。作为光伏逆变器和储能变流器的核心功率器件，常关型（Normally-Off）GaN器件是实现高效率、高功率密度系统的关键突破点。 该技术的核心价值体现在三个维度：首先，降低的关态漏电流和提升的击穿电压...

Jijun Zhu · Fei Wang · Tianci Miao · Kai Cheng 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年8月

本研究制备了以不同数量的 InGaN 层作为多沟道（MCs）和多量子阱（MQWs）的 AlGaN/GaN 发光高电子迁移率晶体管（LE - HEMT），在 GaN HEMT 外延片上实现了有记录以来的最高亮度。所提出的结构通过将多量子阱与二维电子气沟道直接结合，实现了真正的外延单片集成。研究表明，尽管引入了多沟道，但该结构仍实现了出色的开关比（$I_{\text {on}}$/$I_{\text {off}} = 10^{{8}}$）。获得了高达$2.1 \times 10^{{5}}$ cd/...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于AlGaN/GaN异质结构的多通道发光-高电子迁移率晶体管（LE-HEMT）技术，虽然聚焦于微显示和光通信领域，但其底层的GaN功率器件技术与我司在光伏逆变器和储能变流器中的核心技术路线存在显著的协同价值。 该技术实现的108开关比和单片集成能力，展示了GaN器件...

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（<inline-formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http:...

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...

Wataru Saito · Shin-Ichi NIshizawa · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年8月

本文测量了欧姆 p 栅氮化镓（GaN）-高电子迁移率晶体管（HEMT）在不同衬底偏置条件下的非钳位电感开关（UIS）能力。GaN-HEMT 的一个关键缺点是其 UIS 能力极低，因为没有用于消除碰撞电离产生的空穴的结构。因此，过电压应力导致的失效位置在很大程度上取决于碰撞电离产生的空穴的电流路径。本文报道，通过调制空穴电流路径，浮动或正偏置衬底条件可以提高欧姆 p 栅 GaN-HEMT 的 UIS 能力。此外，在浮动衬底条件下增加栅极电阻会减缓电压变化率（dV/dt），导致在半导通状态下消耗更多...

解读: 从阳光电源光伏逆变器和储能系统的核心应用场景来看，这项关于欧姆p栅GaN-HEMT器件非钳位感性开关能力的研究具有重要的技术参考价值。GaN功率器件凭借其高开关频率、低导通损耗等优势，正逐步成为我司下一代高效率逆变器和储能变流器的关键技术路线，但其固有的低UIS能力一直是制约大规模应用的瓶颈。 该...

Marcello Cioni · Alessandro Chini · Giacomo Cappellini · Giovanni Giorgino 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年8月

在本简报中，我们研究了650 V封装的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）的动态 $Q_{\text {OSS}}$ 与动态 $R_{\text {ON}}$ 之间的相关性。为此，我们提出了一种新颖的测量装置，用于评估传统开关模式操作期间这两个参数的实时演变。在 $V_{\text {DS}} = 200$ V 下进行的测量表明，动态 $R_{\text {ON}}$ 和动态 $Q_{\text {OSS}}$ 呈现出相似的指数瞬态和时间常数，这可能是由GaN缓冲层中与碳相关的受主电...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于GaN HEMT器件动态特性关联性的研究具有重要的工程应用价值。GaN功率器件凭借其高开关频率、低导通损耗等优势，已成为我司新一代光伏逆变器和储能变流器的核心技术路线。 该研究揭示了动态导通电阻（Dynamic-RON）与动态输出电荷（Dynamic-QOSS）之...

Eungkyun Kim · Yu-Hsin Chen · Keisuke Shinohara · Thai-Son Nguyen 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年8月

我们展示了在块状 AlN 衬底上制备的 AlN/GaN/AlN 赝配高电子迁移率晶体管（pHEMT），该晶体管在 20 纳米 GaN 沟道底部附近采用了硅 $\delta$ 掺杂。我们近期关于外延生长和低场输运的研究表明，与未掺杂的同类结构相比，在赝配 AlN/GaN/AlN 异质结构中进行 $\delta$ 掺杂可提高电子迁移率和二维电子气密度，同时保留了薄 GaN 沟道的优势。在这项工作中，我们展示了采用等离子体增强化学气相沉积（PECVD）SiN 钝化的这些 pHEMT 的直流和射频特性，...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于AlN衬底的氮化镓高电子迁移率晶体管（HEMT）技术展现出显著的功率器件性能提升潜力。该研究通过硅δ掺杂技术在20纳米GaN沟道中实现了4.2 W/mm的功率密度和41.5%的功率附加效率，这对我们在光伏逆变器和储能变流器等核心产品的功率转换效率提升具有重要参考价值...

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...

Xu Liu · Shengrui Xu · Huake Su · Hongchang Tao 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年8月

在本研究中，我们首次报道了在单晶氮化镓（GaN）衬底上制备的 p 型沟道场效应晶体管（p-FET）。GaN 衬底上的 p-GaN/u-GaN/AlN/AlGaN 结构展现出优异的晶体质量和界面特性。由于穿线位错（TDs）的减少，氮空位显著降低，空穴补偿减少。基于 GaN 衬底的 p-FET 结构具有更高的面空穴密度。此外，陡峭的界面降低了界面粗糙度散射，保证了迁移率不会下降。基于 GaN 衬底的 p-FET 因更低的薄层电阻率而具有更高的性能。具体而言，与蓝宝石衬底上的 p-FET 相比，GaN...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于单晶GaN衬底的p型场效应晶体管技术具有重要的战略价值。该技术通过在GaN衬底上构建p-FET结构，使饱和电流提升7倍，这对我们的核心产品——光伏逆变器和储能变流器的功率器件性能提升具有突破性意义。 在应用价值层面，GaN功率器件的双向导通能力一直受限于p型沟道性...

Mohammad Sajid Nazir · Mir Mohammad Shayoub · Nivedhita Venkatesan · Patrick Fay 等5人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年7月

本文提出了一种对极化渐变氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）进行建模的方法。与传统的GaN HEMT不同，传统GaN HEMT在势垒层 - 沟道层界面形成二维电子气（2DEG），而渐变结构具有三维电子分布。本文使用半导体工艺及器件模拟软件（TCAD）模拟来提取载流子密度和能带图，以此作为模型开发的基础。推导过程采用了对费米 - 狄拉克积分解的精细近似，通过使用电势平衡，在确保可微性的同时，准确地将载流子密度与施加的栅极偏置关联起来。随后，采用基于表面电势的方法对终端电流和电荷进行建模。...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项极化梯度GaN HEMT紧凑模型技术具有重要的战略价值。该技术通过创新的三维电子分布结构显著提升了器件线性度，这直接对应我们在高功率光伏逆变器和储能变流器中面临的核心技术挑战。 在光伏逆变器领域，传统GaN HEMT器件虽然具备高开关频率和低损耗优势，但线性度不足常导...

Md Hasnain Ansari · Avinash Lahgere · Sheikh Aamir Ahsan · Yogesh Singh Chauhan · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年7月

本文介绍了一种基于ASM - HEMT框架实现的、适用于带有倾斜场板（FP）的氮化镓高电子迁移率晶体管（GaN HEMT）的SPICE兼容紧凑模型。倾斜场板的几何形状对于优化电场分布和击穿性能至关重要，该模型将其近似为多级栅场板结构。研究表明，使用普通栅场板的传统高电子迁移率晶体管模型无法准确描述这些器件的电容特性。为克服这一局限性，在ASM - HEMT框架内开发了一种新的建模方法。该方法在保证计算效率的同时，确保了对器件行为的准确模拟。通过与TCAD仿真和实验数据进行验证，该模型在脉冲电流 ...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项针对斜场板GaN HEMT器件的SPICE物理模型研究具有重要的战略价值。GaN功率器件凭借其高频、高效、高功率密度特性，正成为光伏逆变器和储能变流器等核心产品的关键技术方向。 该模型的核心创新在于准确刻画斜场板结构对器件电容特性和击穿性能的影响。对于阳光电源而言，这...

John Niroula · Qingyun Xie · Elham Rafie Borujeny · Shisong Luo 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年7月

本研究展示了一款按比例缩小（栅长 \(L_{\text {g}} = 50\) 纳米、栅源间距 \(L_{\text {gs}} = 270\) 纳米、栅漏间距 \(L_{\text {gd}} = 360\) 纳米）的射频（RF）AlGaN/GaN 金属-绝缘层-半导体高电子迁移率晶体管（MISHEMT），该晶体管在 500°C 时的电流密度达到创纪录的 1.16 安/毫米，对应的开态电流与关态电流比（\(I_{\text{on}}/I_{\text{off}}\)）为 9。该器件采用等离子体...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项高温GaN MISHEMT技术具有重要的战略价值。该研究实现了500°C环境下1.16 A/mm的创纪录电流密度，这对我们在光伏逆变器和储能系统中广泛应用的功率半导体技术升级具有显著意义。 在光伏逆变器领域，高温工作能力直接关系到系统可靠性和成本优化。当前我们的产品在...

Huake Su · Tao Zhang · Shengrui Xu · Yachao Zhang 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年7月

在本文中，首次展示了一种基于碳化硅（SiC）衬底的常关型 p 沟道氮化镓（GaN）金属 - 半导体场效应晶体管（MESFET），其具有高的 <inline-formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"> <tex-math notation="LaTeX">${I}_{\text {ON}}$ </tex-math></inline-formula...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项p沟道GaN MESFET技术具有重要的战略参考价值。该技术实现了常关型p沟道器件，结合n沟道器件可构建互补型CMOS架构，这为我们在光伏逆变器和储能变流器中追求更高功率密度和效率提供了新的技术路径。 该器件在SiC衬底上实现了3.3×10⁷的超高开关比和83 mV/...

Amirhossein Esteghamat · Zheng Hao · Mohammad Rezaei · Walid El Huni 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年6月

在这项工作中，基于 p 型 NiO/SiO₂ 作为栅堆叠结构，展示了一种增强型（E 模式）多通道高电子迁移率晶体管（HEMT），以形成结型三栅结构。NiO 提供了高空穴浓度（≈10¹⁹ cm⁻³），导致栅极下方多个二维电子气（2DEG）通道中的电子被有效耗尽。一层薄的 SiO₂ 层充当牺牲层，防止在沉积 NiO 过程中鳍片受损。因此，与仅使用 SiO₂ 相比，使用尺寸大 3 倍的三栅鳍片可实现 E 模式操作，阈值电压（Vₜₕ）为 0.7 V（在 1 μA/mm 时），阈值电压迟滞可忽略不计（ΔV...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项2.7kV增强型多沟道GaN功率器件技术展现出显著的应用价值。该技术采用p型NiO/SiO2结型三栅结构，成功实现了0.7V的正阈值电压和极低的阈值漂移（0.05V），这对于光伏逆变器和储能变流器的安全可靠运行至关重要，可有效避免误导通风险。 技术性能方面，器件在20...

Lingjie Qin · Jiejie Zhu · Qing Zhu · Bowen Zhang 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年6月

在本文中，我们报道了采用优化的 Al₂O₃/原位 SiN 堆叠栅介质、在 6 英寸硅衬底上制备的用于 K 波段和 Ka 波段应用的高性能 AlN/GaN 金属 - 绝缘体 - 半导体高电子迁移率晶体管（MIS - HEMT）。这些 MIS - HEMT 的栅长小于 0.2 微米，漏源间距为 3 微米，经频率相关的电容 - 电压（C - V）测量验证，其展现出卓越的电学特性和优异的界面质量。此外，通过应力测试证实了器件的可靠性。在 18 GHz 的大信号射频（RF）工作条件下，当漏极电压为 8 V...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这篇论文展示的AlN/GaN MIS-HEMT技术虽然聚焦于K/Ka波段射频应用，但其核心技术突破对我们在功率电子领域具有重要的参考价值和潜在协同效应。 该研究在6英寸硅基底上实现的高性能氮化镓器件，与阳光电源在光伏逆变器和储能变流器中大量使用的功率半导体技术路线高度相关...

Mohamed Aniss Mebarki · Ragnar Ferrand-Drake Del Castillo · Denis Meledin · Erik Sundin 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年6月

本文利用脉冲电流 - 电压（I - V）和漏极电流瞬态谱（DCTS）测量方法，研究了在低至 4.2 K 的低温（CT）条件下，AlGaN/GaN 高电子迁移率晶体管（HEMT）中的陷阱机制。结果显示，在低温下陷阱效应总体增强。特别是，在低温下观察到电流崩塌现象显著增加，这主要归因于掺铁（Fe）的 GaN 缓冲层中的深受主态。相比之下，具有未掺杂缓冲层的器件仅表现出有限的陷阱迹象，且这些迹象仅与表面和接入区域有关。低温下陷阱效应的加剧与低温下较慢的去陷阱动态有关。此外，在掺铁器件中，栅场板（FP）...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于GaN-HEMT器件低温陷阱效应的研究具有重要的技术参考价值。GaN功率器件因其高频、高效、高功率密度特性，正逐步应用于我司光伏逆变器和储能变流器的核心功率模块中，而该研究揭示的低温特性对产品可靠性设计至关重要。 研究发现Fe掺杂缓冲层在低温环境下会显著加剧电流崩...