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基于硅基氮化镓HEMT的D波段功率放大，实现10 V下0.67 W/mm输出
GaN-on-Si HEMT for D-Band Power Amplification Demonstrating 0.67 W/mm at 10 V
作者未知 · IEEE Electron Device Letters · 2025年7月
本快报报道了一款硅基氮化镓（GaN-on-Si）高电子迁移率晶体管（HEMT）在D波段的功率放大情况。一款栅长（${L}_{g}$）为140纳米的硅基氮化铝/氮化镓/氮化铝镓（AlN/GaN/AlGaN）金属 - 绝缘体 - 半导体（MIS） - HEMT实现了最大漏极电流（${I}_{\textit {dmax}}$）为2.0安/毫米、最大跨导（${g}_{\textit {mmax}}$）为0.65西/毫米，以及截止频率（${f}_{T}$）/最高振荡频率（${f}_{\textit {ma...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项GaN-on-Si HEMT在D波段功率放大领域的突破具有重要的技术参考价值，尽管其直接应用场景与公司当前主营业务存在差异。 该研究展示的GaN-on-Si技术在123 GHz频段实现0.67 W/mm的功率密度，主要面向6G通信等sub-THz应用。对于阳光电源而言...
p-GaN栅极HEMT在高功率微波辐照下的退化行为与机理分析
Analysis of Degradation Behavior and Mechanism of p-GaN Gate HEMT Under High-Power Microwave Irradiation
Mingen Lv · Jing Xiao · Ming Tao · Yijun Shi 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年6月
本研究对p型氮化镓（GaN）栅高电子迁移率晶体管（HEMT）在高功率微波（HPM）辐照下的电学特性退化行为进行了研究。基于1/f噪声方法对p-GaN栅HEMT在HPM辐照前后进行了陷阱分析。实验结果表明，HPM辐照下p-GaN栅HEMT的阈值电压明显低于未辐照的新器件，亚阈值摆幅大于新器件。栅极漏电流的最大变化量增大了一个数量级。随着HPM功率和辐照时间的增加，p-GaN栅HEMT器件的退化现象愈发严重。1/f噪声测试结果显示，HPM辐照下p-GaN栅HEMT的输入参考平带谱噪声密度增加了一倍。...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于p-GaN栅极HEMT器件在高功率微波辐照下退化机理的研究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，阳光电源的核心产品大量采用GaN基功率器件以实现高效率、高功率密度的电能转换。 该研究揭示的关键问题直接关系到我们产品的可靠性设计。研究发现...
一种基于物理机理的SiC MOSFET与GaN HEMT变换器通用开关过程预测简易模型
A Simple and Physically Insightful Model for Generalized Switching Prediction of SiC MOSFET and GaN HEMT Based Converters
Christoph H. van der Broeck · Dennis Bura · Luis Camurca · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年4月
本研究提出了一种用于预测电力电子半桥中碳化硅（SiC）金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET）和氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）开关瞬态的简单且具有物理洞察力的模型。所提出的模型具有混合结构：它将基于人工神经网络（ANN）的器件电流和电容预测与代表开关单元和栅极驱动电路主要寄生参数的状态空间模型相结合。基于人工神经网络的器件模型有助于以简单的模型结构来表征不同的器件，这一点通过碳化硅MOSFET和氮化镓HEMT得到了验证。该状态空间模型是基于开关单元的最新模型方程推...
解读: 该开关建模技术对阳光电源的高频化产品设计具有重要指导意义。模型可直接应用于SG350HX等1500V大功率光伏逆变器和PowerTitan储能变流器的SiC器件优化设计，提升开关频率和功率密度。通过准确预测开关损耗和EMI特性，可优化驱动电路和散热设计，提高产品可靠性。对车载OBC等对功率密度要求高...
无缓冲层AlGaN/GaN MISHEMT中MOCVD外延SiN栅介质对微波功率性能的影响
Microwave Power Performance of Buffer-Free AlGaN/GaN MISHEMT With MOCVD Grown Ex Situ SiN
Amit Bansal · Rijo Baby · Aniruddhan Gowrisankar · Vanjari Sai Charan 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年4月
本研究探究了异位金属有机化学气相沉积（MOCVD）生长的氮化硅（SiNx）栅极介质和等离子体增强化学气相沉积（PECVD）氮化硅（SiNx）钝化层对无缓冲层AlGaN/GaN金属-绝缘体-半导体高电子迁移率晶体管（MISHEMT）微波功率性能的影响。我们在从4英寸外延片切割出的一系列四个样品上制作了器件：前两个样品没有栅极介质，而后两个样品采用厚度达3纳米的异位SiNx作为栅极介质。在这两类样品中，各有一个样品采用在高频等离子体条件下沉积的100纳米基准SiNx钝化层，另一个样品则采用100纳米...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于AlGaN/GaN MISHEMT微波功率性能的研究具有重要的战略参考价值。GaN基功率器件因其高频、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实现性能跃升的关键技术路径。 该研究的核心突破在于采用MOCVD原位生长的SiNx栅介质层显著改善了器...
具有厚AlN势垒的AlN/GaN基HEMT器件在低压射频前端应用中表现出优异的功率与噪声性能
Thick-AlN-barrier AlN/GaN-based HEMTs with superior power and noise performance for low-voltage RF front-end applications
Haochen Zhang · Mingshuo Zhang · Hu Wang · Xinchuan Zhang 等5人 · Applied Physics Letters · 2025年3月 · Vol.126
本文报道了一种基于厚AlN势垒的AlN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT），适用于低压射频前端电路。通过优化AlN势垒层厚度，显著提升了器件的二维电子气密度与输运特性，在低工作电压下实现了高饱和电流与优异的射频功率增益。同时，器件表现出极低的最小噪声系数，归因于增强的沟道电场均匀性与抑制的短沟道效应。该HEMT在3 V以下供电时仍保持高性能，适用于5G及物联网等低功耗无线通信系统。
解读: 该AlN/GaN HEMT技术对阳光电源的功率器件升级具有重要参考价值。厚AlN势垒结构在低压条件下实现的高功率密度和低噪声特性，可应用于新一代SG系列光伏逆变器和ST系列储能变流器的射频控制电路，提升系统EMI性能。特别是在3V以下的低压工作特性，适合优化车载OBC和充电桩等对功耗敏感的产品的通信...
基于3纳米绝缘层的高性能MIM/p-GaN栅极HEMT
High-Performance MIM/p-GaN Gate HEMTs With a 3-nm Insulator for Power Conversion
Zhibo Cheng · Xiangdong Li · Jian Ji · Lu Yu 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年3月
正向偏置栅极击穿电压 ${V}_{\text {G- {BD}}}$ 较低的肖特基型 p - GaN 栅极高电子迁移率晶体管（HEMT）在开关过程中容易发生故障。在这项工作中，提出了一种在 p - GaN 层顶部具有 TiN/Al₂O₃/TiN（30/3/40 纳米）金属 - 绝缘体 - 金属（MIM）结构的高性能 MIM/p - GaN 栅极 HEMT。与传统的肖特基型参考器件相比，MIM/p - GaN 栅极结构成功地将 ${V}_{\text {G- {BD}}}$ 从 11.4 V 提高...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项MIM/p-GaN栅极HEMT技术对我们的核心产品线具有重要战略价值。该技术通过在p-GaN层上集成超薄3nm Al2O3绝缘层的金属-绝缘体-金属结构，将栅极击穿电压从11.4V提升至14.1V，最大工作栅压从5.1V提升至7.0V，这直接解决了传统肖特基型p-GaN...
基于I-V测量的GaN功率HEMTs高阶热阻提取
Higher Order Thermal Impedance Extraction of GaN Power HEMTs by I–V Measurements
Richard Reiner · Akshay G. Nambiar · Stefan Mönch · Michael Basler 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年2月
本研究提出了一种利用典型商用功率分析仪，通过电流 - 电压（I - V）测量来提取氮化镓（GaN）功率高电子迁移率晶体管（HEMT）高阶热模型的方法。该方法包括使用非线性最小二乘法求解器推导电热模型函数并将其拟合到测量数据中，从而得出高阶热模型的热参数。测量使用参数分析仪和可控热卡盘进行，并采集瞬态漏极电流响应信号。该方法用于推导 GaN 功率晶体管的五阶热福斯特（Foster）模型的热阻抗参数。福斯特模型参数在时域和频域中均有呈现，并随后转换为考尔（Cauer）模型参数。结果表明，该模型与片上...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项针对GaN功率HEMT器件高阶热阻抗提取的技术具有重要的工程应用价值。GaN功率器件凭借其高开关频率、低导通损耗和高功率密度特性，正逐步成为我司光伏逆变器和储能变流器等核心产品的关键功率半导体选择。 该论文提出的热模型提取方法对我司产品开发具有三方面直接价值：首先，通...
基于硅基氮化镓的电源轨ESD钳位电路设计——具有超低漏电流和动态时序-电压检测功能
Design of GaN-on-Silicon Power-Rail ESD Clamp Circuit With Ultralow Leakage Current and Dynamic Timing-Voltage Detection Function
Chao-Yang Ke · Ming-Dou Ker · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年1月
提出了一种用于单片氮化镓（GaN）基集成电路（IC）的电源轨静电放电（ESD）钳位电路，该电路具有超低泄漏电流和动态定时 - 电压检测功能，并已在0.5微米的硅基氮化镓工艺中成功验证。其待机泄漏电流仅为0.8纳安。通过电压检测，所提出的ESD钳位电路仅能由ESD事件触发，在快速上电条件下不会被误触发。实验结果表明，所提出的设计的人体模型（HBM）ESD鲁棒性可达到6千伏以上。通过调整二极管连接的高电子迁移率晶体管（HEMT）的数量，ESD钳位电路的触发电压具有灵活性，因此它可用于不同额定电压的电...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项GaN基功率轨ESD保护技术具有重要的战略价值。当前公司在光伏逆变器和储能变流器中大量应用碳化硅等宽禁带半导体器件，而GaN器件凭借更高的开关频率和功率密度优势，正成为下一代功率电子系统的关键技术方向。 该论文提出的ESD保护方案解决了GaN集成电路应用中的两个核心痛...
通过多功能单片保护电路提高GaN功率HEMT的稳定性
Stability Improvement of GaN Power HEMT by a Multifunctional Monolithic Protection Circuit
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...
GaN HEMT半桥故障瞬态的解析建模及其基于PCB嵌入式Rogowski线圈的过流保护
Analytical Modeling of Fault Transient in a GaN HEMT Half Bridge and Its Overcurrent Protection With PCB Embedded Rogowski Coils
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...
最大化650V p-GaN栅极HEMT性能：动态导通电阻表征与电路设计考量
Maximizing the Performance of 650-V p-GaN Gate HEMTs: Dynamic RON Characterization and Circuit Design Considerations
Hanxing Wang · Jin Wei · Ruiliang Xie · Cheng Liu 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年7月
本文系统表征了650V/13A增强型p-GaN栅极功率晶体管。重点评估了静态与动态（开关）条件下的导通电阻（RON）和阈值电压（VTH）。研究发现动态RON对栅极驱动电压（VGS）的依赖性与静态RON存在显著差异，为高频高效电力电子变换器的设计提供了关键参考。
解读: 随着阳光电源在户用光伏逆变器及小型化储能系统（如PowerStack）中对高功率密度和高效率的需求日益增加，GaN器件的应用已成为技术演进的关键。本文对650V p-GaN器件动态RON的深入表征，直接指导了高频开关电路的设计与驱动优化，有助于降低逆变器损耗并缩小体积。建议研发团队在下一代高频组串式...
基于Si IGBT、SiC MOSFET和GaN HEMT的单相T型逆变器性能基准测试
Single-Phase T-Type Inverter Performance Benchmark Using Si IGBTs, SiC MOSFETs, and GaN HEMTs
Emre Gurpinar · Alberto Castellazzi · IEEE Transactions on Power Electronics · 2015年1月
本文对600V等级的Si IGBT、SiC MOSFET和GaN HEMT功率开关在单相T型逆变器中的性能进行了基准测试。评估了各技术的驱动要求、开关性能、逆变器效率、散热器体积、输出滤波器体积及死区效应。研究表明，GaN器件在驱动损耗方面表现最优。
解读: 该研究直接关联阳光电源的核心业务——光伏逆变器及储能变流器（PCS）的功率密度提升。T型三电平拓扑是阳光电源组串式逆变器和储能PCS的主流技术路线。通过对比Si、SiC和GaN在600V等级下的性能，为公司下一代高功率密度产品（如户用光伏及小型工商业储能）的选型提供了关键参考。建议研发团队重点关注G...
变频及漏源偏置应力下p-GaN HEMT输出电容提取方法
Output Capacitance Extraction of p-GaN HEMTs Under Multi Pulse Switching Across Variable Frequencies and Drain-Bias Stress
Xinzhi Liu · Junting Chen · Shanshan Wang · Sijiang Wu 等9人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 预计 2026年6月
本文提出了一种在多脉冲开关条件下提取200V肖特基p-GaN HEMT输出电容（COSS）的方法。通过栅源短路配置，在开关瞬态期间捕获CGD和CDS。为减少振荡，设计了低寄生电感的四层PCB，并分析了不同频率和偏置电压下的电容特性。
解读: GaN作为宽禁带半导体，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提升功率密度和转换效率的巨大潜力。本文提出的COSS精确提取方法，有助于优化高频开关下的损耗模型，对提升阳光电源下一代高频化、小型化逆变器及充电桩的驱动电路设计及EMI抑制具有重要参考价值。建议研发团队在后续高频功率模块设计中...
基于电流瞬态特征的p-GaN HEMT在重复ESD应力下的在线退化感知与机理分析
Online Degradation Sensing and Mechanism Analysis for p-GaN HEMTs Under Repetitive ESD Stresses Based on Current Transient Feature
Xiangxing Jiang · Yiqiang Chen · Bo Hou · Chuan Song 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 预计 2026年6月
针对p-GaN栅极增强型GaN HEMT的可靠性挑战，本文提出了一种基于电流瞬态特征的在线退化感知方法。通过追踪器件在重复静电放电（ESD）应力下的电流变化，实现了对器件退化状态的实时监测，并深入分析了其失效机理，为提升宽禁带半导体器件在电力电子系统中的可靠性提供了理论支撑。
解读: GaN作为宽禁带半导体，是阳光电源下一代高功率密度光伏逆变器和户用储能产品的关键技术储备。该研究提出的在线退化感知方法，对于提升阳光电源组串式逆变器及微型逆变器中功率模块的长期可靠性具有重要意义。建议研发团队关注该电流瞬态特征监测技术，将其集成至iSolarCloud智能运维平台或逆变器驱动电路中，...
兆赫兹软开关运行下GaN功率开关的电热电路建模与实际评估
Electrothermal Circuit Modeling and Practical Evaluation of GaN Power Switches for Mega-Hertz Soft-Switching Operation
Mingshuo Zhu · Kerui Li · Siew-Chong Tan · Shu Yuen Ron Hui · IEEE Transactions on Power Electronics · 预计 2026年5月
本文研究了氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）在兆赫兹（MHz）软开关运行下的开关性能与电热行为，重点关注转换效率、热稳定性及电磁干扰。研究指出，GaN器件的实际反向导通特性与厂商数据手册存在差异，并提出了相应的电热建模方法以优化高频应用。
解读: 随着阳光电源在户用光伏逆变器及小型化储能系统（如PowerStack）中对功率密度要求的不断提升，高频化是未来的核心趋势。GaN器件凭借其卓越的开关速度，是实现MHz级转换的关键。本文提出的电热建模方法，可直接应用于阳光电源研发部门对高频功率模块的热设计优化，有助于提升逆变器效率并缩小体积。建议研发...
半桥电路中GaN HEMT多模态无阻尼振荡的开关机制与影响分析
Switching Mechanism and Influence Analysis of Multimode Undamped Oscillation for GaN HEMTs in Half-Bridge Circuits
Jian Chen · Qiang Hu · Kexin Yang · Pengcheng Xu 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2026年4月
氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管因高开关速度和低导通电阻被广泛应用，但其高频特性易引发电路不稳定性。本文研究了半桥电路中无阻尼振荡的产生机制，该振荡会导致功率损耗增加甚至器件击穿，对电力电子系统的可靠性构成挑战。
解读: 随着阳光电源在户用光伏逆变器及小型化储能PCS中对功率密度要求的不断提升，GaN器件的应用成为技术演进的重要方向。本文揭示的半桥电路振荡机制对于优化逆变器功率模块的PCB布局、驱动电路设计及EMI抑制具有直接指导意义。建议研发团队在开发下一代高频紧凑型组串式逆变器或微型逆变器时，参考该研究成果，通过...
一种基于dVDS/dt检测的具有自适应消隐时间生成的GaN HEMT短路保护电路
A GaN HEMT Short-Circuit Protection Circuit With Adaptive Blanking Time Generation Based on dVDS/dt Detection
Jiahui Lv · Yuan Yang · Yang Wen · Xingfeng Du 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2026年4月
氮化镓高电子迁移率晶体管（GaN HEMT）的短路保护对电力电子系统的可靠性至关重要。传统的去饱和检测法依赖于固定的消隐时间，若设置过长会导致短路期间功率损耗增加，引发热积累。本文提出了一种基于漏源电压变化率（dVDS/dt）检测的自适应消隐时间生成电路，旨在优化保护响应速度，提升GaN器件在短路故障下的可靠性。
解读: 随着阳光电源在户用光伏逆变器及小型化储能产品中对高功率密度要求的提升，GaN器件的应用潜力巨大。该研究提出的自适应短路保护技术，能够有效解决GaN器件在极端故障工况下的热应力问题，提升系统可靠性。建议研发团队关注该技术在下一代高频、高效率组串式逆变器及微型逆变器中的应用，通过优化驱动电路设计，在保证...
一种用于混合双面冷却GaN模块的“手拉手”动态均流布局
A “Hand-in-Hand” Dynamic Current-Sharing Layout for Hybrid Double-Sided Cooling GaN Module
Xingyuan Yan · Zhiqiang Wang · Yunchan Wu · Xiaojie Shi · IEEE Transactions on Power Electronics · 2026年3月
氮化镓（GaN）HEMT器件凭借极高的di/dt和dv/dt能力，在高性能功率应用中优势显著，但其布局寄生参数也导致多芯片并联时的均流难题。本文针对垂直换流结构建立了寄生耦合网络模型，提出了一种“手拉手”动态均流布局方案，有效提升了多芯片并联的电流分配均匀性。
解读: 随着阳光电源在户用光伏逆变器及小型化储能PCS中对功率密度要求的不断提升，GaN器件的应用已成为技术演进的重要方向。该研究提出的“手拉手”均流布局方案，直接解决了多芯片并联时的寄生参数不平衡问题，对于优化阳光电源新一代高频、高功率密度逆变器及微型逆变器的功率模块设计具有重要参考价值。建议研发团队在后...
硅基氮化镓单片半桥功率集成电路动态导通电阻的原位测量与物理机制
In Situ Measurement and Physical Mechanism of Dynamic RON in GaN-on-Si Monolithic Half-Bridge Power IC
Xin Yang · Hongchang Cui · Zineng Yang · Matthew Porter 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2026年1月
动态导通电阻（RON）是GaN高电子迁移率晶体管（HEMTs）的关键稳定性问题。在导电硅衬底上的GaN单片半桥中，由于背栅效应，高侧（HS）器件的动态RON比分立HEMT更严重。本文提出了一种原位测量方法，揭示了其物理机制，为提升高频功率集成电路的可靠性提供了理论支撑。
解读: 随着阳光电源在户用光伏逆变器及微型逆变器领域对功率密度要求的不断提升，GaN器件的应用已成为技术演进的重要方向。该研究揭示的单片半桥结构中背栅效应导致的动态RON问题，直接影响高频变换器的效率与长期可靠性。建议研发团队在后续高频化产品设计中，重点评估GaN集成电路的衬底耦合效应，优化驱动电路与布局设...
面向P-GaN栅HEMT的物理基础紧凑模型：完整Q–VD与C–VD响应
Physics-Based Compact Model for P-GaN-Gate HEMT Featuring Complete Responses of Q–VD and C–VD
Kaiyuan Zhao · Huolin Huang · Luqiao Yin · Aiying Guo 等7人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年12月 · Vol.73
本文提出一种物理基础P-GaN栅HEMT紧凑模型，首次实现栅电荷Qg与栅-漏电压VD的显式关联，并精确分解Cgg为Cgs与Cgd，支撑E-mode GaN器件在高频高效率变换器中的精准建模与SPICE仿真。
解读: 该模型显著提升GaN器件在高频光伏逆变器（如SG320HX组串式逆变器）和储能变流器（ST系列PCS）中的动态特性建模精度，尤其利于优化开关损耗、dv/dt抑制及EMI预测。阳光电源可基于此模型加速GaN基高效拓扑（如图腾柱PFC、双向LLC）在户用光储系统中的工程落地，并为PowerTitan下一...
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