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无缓冲层GaN-on-SiC功率晶体管中的电流崩塌：Maxwell-Wagner效应及相关模型
Current Collapse in Buffer-Free GaN-on-SiC Power Transistors: Maxwell-Wagner Effect and Related Model
Alberto Cavaliere · Nicola Modolo · Carlo De Santi · Christian Koller 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年4月
近年来，使用绝缘衬底已成为制造耐压超过 1 kV 的氮化镓（GaN）功率晶体管的可行方案。这类结构颇具吸引力，因为无需使用掺杂缓冲层，所以——理想情况下——有望实现较低的动态导通电阻（ ${R}_{\text {DSON}}$ ）。本文研究了无缓冲层的碳化硅（SiC）基氮化镓器件中，负背栅偏压引起的可恢复（且与温度相关）的电流降低现象。值得注意的是，我们证明了这种效应并非直接与电荷俘获有关，而是与麦克斯韦 - 瓦格纳效应有关，即绝缘碳化硅衬底与半绝缘氮化镓层界面处的电荷迁移。据此，我们定义并验证...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于无缓冲层GaN-on-SiC功率晶体管电流崩塌机理的研究具有重要的战略参考价值。 在光伏逆变器和储能变流器等核心产品中，功率半导体器件是决定系统效率、功率密度和可靠性的关键要素。该论文揭示的无缓冲层GaN-on-SiC结构能够实现超过1kV的耐压等级，且理论上具有...
缓冲层自由AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管中陷阱的自感应光电离
Self-Induced Photoionization of Traps in Buffer-Free AlGaN/GaN HEMTs
Francesco De Pieri · Mirko Fornasier · Veronica Gao Zhan · Manuel Fregolent 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年3月
本文研究了碳化硅衬底上无缓冲层的 AlGaN/GaN 高电子迁移率晶体管（HEMT）中的去俘获机制及其与外加偏压的关系。研究表明，当器件处于半导通状态偏置，或者在源极和漏极接地的情况下对栅肖特基结施加正向偏压时，去俘获时间常数会减小几个数量级。尽管在电荷输运和发光方面涉及完全不同的机制，但这两种偏置条件都会引发高能光子（能量 E > 2 电子伏特）的发射，这些光子可以使陷阱发生光电离，从而加速恢复过程。本文所展示的数据表明，只有在器件建模中考虑光学效应，才能对氮化镓器件的行为进行真实的描述。
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于无缓冲层AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）陷阱自致光电离机制的研究具有重要的技术价值。GaN器件凭借其高频、高效、高功率密度特性，已成为我司新一代光伏逆变器和储能变流器的核心功率器件，直接影响系统效率和可靠性。 该研究揭示的陷阱去捕获机制对我司产品优...
垂直GaN-on-Si沟槽MOSFET关断状态偏置诱导不稳定性实验与数值分析
Experimental and Numerical Analysis of Off-State Bias Induced Instabilities in Vertical GaN-on-Si Trench MOSFETs
Nicolò Zagni · Manuel Fregolent · Giovanni Verzellesi · Francesco Bergamin 等11人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年11月
本文分析了伪垂直GaN-on-Si沟槽MOSFET（TMOS）在关断状态应力下的阈值电压（VT）动态不稳定性。实验表明，关断应力会导致VT逐渐升高，且仅在高温循环后才能完全恢复，在室温下表现为永久性退化。
解读: GaN作为第三代宽禁带半导体，在提升功率密度和转换效率方面具有巨大潜力。该研究揭示了垂直GaN沟槽器件在关断状态下的阈值漂移机理，这对阳光电源未来在户用光伏逆变器及小型化储能PCS中引入高性能GaN器件至关重要。建议研发团队在评估GaN器件选型时，重点关注其在高温环境下的长期可靠性与阈值稳定性，并针...
肖特基p-GaN栅极功率HEMT的正向阈值电压漂移：对温度、偏置和栅极漏电流的依赖性
Positive VTH Shift in Schottky p-GaN Gate Power HEMTs: Dependence on Temperature, Bias and Gate Leakage
Nicola Modolo · Carlo De Santi · Sebastien Sicre · Andrea Minetto 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年6月
本文深入分析了增强型肖特基p-GaN栅极HEMT器件中正向阈值电压的不稳定性。通过定制的测试平台，研究了从微秒到数百秒时间跨度内，阈值电压漂移与电压、温度及栅极漏电流之间的依赖关系，为理解宽禁带器件的长期可靠性提供了关键数据支持。
解读: GaN器件作为下一代功率半导体，在阳光电源的户用光伏逆变器及小型化充电桩产品中具有极高的应用潜力，能显著提升功率密度和转换效率。本文研究的p-GaN栅极不稳定性是制约其大规模商业化应用的关键可靠性问题。建议阳光电源研发团队关注该漂移特性对逆变器长期运行中驱动电路设计及开关频率优化的影响，特别是在高温...