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电力电子系统中功率半导体模块的热网络研究综述
Thermal Networks for Power Semiconductor Modules in Power Electronic Systems: A Review
Xiang Li · Yi Zhang · Haoze Luo · Xin Yang 等9人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 预计 2026年6月
本文综述了功率半导体模块热网络模型的发展。随着电力电子应用对功率密度、开关频率、运行温度及可靠性要求的不断提高，功率模块的设计面临严峻挑战。文章重点探讨了热网络建模技术，旨在通过精确的热管理提升系统整体性能与可靠性。
解读: 热管理是阳光电源提升逆变器与储能系统功率密度的核心技术。随着PowerTitan等大功率储能系统及组串式逆变器向更高功率密度演进，功率模块（IGBT/SiC）的热设计直接决定了产品的可靠性与寿命。本文提到的热网络模型可深度集成至iSolarCloud智能运维平台，用于实时监测核心功率器件的结温状态，...
基于互感耦合的多芯片SiC功率模块动态均流方法
A Dynamic Current Sharing Method for Multichip SiC Power Modules Based on Mutual Couplings
Xun Liu · Erping Deng · Xu Gao · Yifan Song 等10人 · IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology · 2026年1月 · Vol.16
多芯片SiC功率模块因寄生电感失配导致动态电流不均衡，引发局部过热并影响长期可靠性。本文提出考虑互感耦合的设计准则与均流方法，结合响应面分析优化布局，将动态电流不均衡度从98%降至5%，并通过仿真与实验验证。
解读: 该研究直接支撑阳光电源在高功率密度组串式逆变器（如SG320HX）、ST系列储能变流器及PowerTitan系统中对SiC功率模块的可靠性设计。互感耦合建模与布局优化可显著提升SiC模块在高频开关下的动态均流能力，降低热应力，延长模块寿命。建议在下一代1500V+高压平台产品中导入该布局设计方法，并...
基于紧凑型耦合电感的并联SiC MOSFET电流均衡与电压振荡抑制
Current Balancing and Voltage Oscillation Suppression of Parallel SiC MOSFETs With Compact Coupled Inductors
Yanchao Liu · Xin Yang · Qingzhong Gui · Guoyou Liu · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年10月 · Vol.14
本文提出采用紧凑型耦合电感抑制并联SiC MOSFET的开关电流不均衡与电压振荡问题。通过建立耦合电感数学模型与高频分布参数两端口模型，分析参数对稳定性影响，并提取器件寄生参数指导设计。实验证明峰值电流差异由40%降至2%以内，同时有效抑制电压振荡。
解读: 该技术直接提升阳光电源组串式逆变器（如SG系列）、ST系列储能变流器及PowerTitan系统中SiC功率模块的并联可靠性与开关一致性。在高功率密度、高频化趋势下，可降低SiC器件并联失配导致的过流/过压风险，延长功率模块寿命；建议在下一代1500V+高压平台逆变器与构网型PCS中集成PCB嵌入式耦...
高整流比、低漏电流的p-Si/n-AlN异质结PN二极管
High Rectification, Low Leakage p-Si/n-AlN Heterojunction PN Diode
Yi Lu · Jie Zhou · Jiarui Gong · Yang Liu 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年7月
超宽带隙氮化铝（AlN）是一种极具吸引力的用于功率和射频电子领域的材料。单极n型AlN肖特基势垒二极管已展现出其优势，然而，基于AlN的双极型器件虽有待进一步发展，但相关研究却较为匮乏。在本文中，我们报道了具有优异性能的单晶硅p型/氮化铝n型（p - Si/n - AlN）pn结二极管（PND），该二极管是通过将p型硅纳米膜嫁接到n型AlN薄膜上制成的。通过在1100℃下进行高温退火，在n型AlN上直接实现了改进的欧姆接触，接触电阻率为4.9×10⁻³ Ω·cm²。这些PND在整个晶圆上表现出显...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项p-Si/n-AlN异质结二极管技术展现出显著的战略价值。该技术基于超宽禁带半导体AlN材料，实现了3×10^7的高整流比和6.25×10^-9 A/cm²的超低漏电流，这些性能指标对我们的核心产品线具有重要意义。 在光伏逆变器和储能变流器领域，功率器件的性能直接决定...
高温碳化硅(SiC)功率器件的薄膜封装解决方案
Thin-Film Encapsulation Solution for High-Temperature SiC Power Devices
Rong Zhang · Zexin Liu · Kangyong Li · Li Fang 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年7月
宽禁带半导体如碳化硅（SiC）可在250°C以上高温运行，但现有封装技术限制在175°C以下，成为高温封装的瓶颈。本文提出一种创新的SiC功率器件高温封装方案，利用Parylene HT/Al2O3多层薄膜结构，有效提升了器件在极端高温环境下的可靠性与工作性能。
解读: 该技术对阳光电源的核心业务具有极高的战略价值。随着光伏逆变器和储能变流器（PCS）向高功率密度、小型化方向发展，SiC器件的应用已成为主流。目前PowerTitan及组串式逆变器在极端环境下的散热与封装是提升可靠性的关键。该多层薄膜封装技术能显著提升SiC模块的耐温极限，有助于阳光电源在高温、高湿等...
一种基于原位传感器制造的功率模块结温在线监测新方法
A Novel Method for Online Junction Temperature Monitoring of Power Module Based on In-Situ Sensor Fabrication
Ruiting Ke · Zhiyuan Hu · Jianfeng Tao · Zhuoqing Yang 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年2月
功率模块结温（Tj）的在线监测对提升系统性能与可靠性至关重要。针对现有方法在器件老化、通用性及侵入性损伤方面的挑战，本文提出了一种基于原位传感器制造的创新监测方法，实现了对功率模块结温的精确、无损实时监测。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线（光伏逆变器、储能PCS、风电变流器）具有极高的应用价值。结温是功率器件寿命预测与可靠性评估的核心指标，通过原位传感器实现精准监测，可显著提升PowerTitan等储能系统及组串式逆变器在极端工况下的热管理水平，优化过温保护策略。建议研发团队关注该传感器制造工艺的集成难度...
面向SiC上异质集成β-Ga2O3 SBD布局设计的电热分析
Electrothermal Analysis for Layout Design of Hetero-Integrated β-Ga2O3 SBDs on SiC
Yinfei Xie · Yang He · Zhenghao Shen · Zhenyu Qu 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2024年12月
β相氧化镓（β - Ga₂O₃）在下一代电力电子领域具有广阔前景，但其较低的热导率要求进行有效的热管理，特别是在高功率应用中。以往的研究主要集中于采用高导热率衬底策略来增强β - Ga₂O₃器件的散热性能。本研究通过三维拉曼测温法和电热模拟进行综合分析，对碳化硅（SiC）上异质集成的β - Ga₂O₃肖特基势垒二极管（SBD）的电极布局（包括形状、尺寸和间距）进行了优化。由于电流密度较高，圆形电极肖特基势垒二极管的峰值温度出现在内电极附近，而叉指电极肖特基势垒二极管的峰值温度出现在阳极附近。特别...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于β-Ga2O3肖特基势垒二极管（SBD）异质集成技术的研究具有重要的战略参考价值。作为功率半导体器件的潜在革新方向，β-Ga2O3材料凭借其超宽禁带特性，理论上可实现比传统硅基甚至碳化硅器件更高的击穿电压和更低的导通损耗，这与我们在光伏逆变器和储能变流器领域追求的高...
平面栅与沟槽栅SiC功率MOSFET在重复短路应力下退化位置的表征方法
Methodology for Characterizing Degradation Locations of Planar and Trench Gate SiC Power Mosfets Under Repetitive Short-Circuit Stress
Yi Yang · Mingchao Yang · Zhaoyuan Gu · Songquan Yang 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年11月
本文针对SiC MOSFET在重复短路应力下的可靠性问题，提出了一种结合深能级瞬态谱（DLTS）与分裂C-V测试的方法，用于分离器件的陷阱特性。研究深入对比了平面栅（PG）与沟槽栅（TG）SiC MOSFET在短路应力下的退化机理与具体位置，为提升功率器件的长期可靠性提供了理论支撑。
解读: SiC器件是阳光电源新一代组串式逆变器、PowerTitan系列储能系统及高压充电桩的核心功率组件。随着产品向高功率密度和高效率演进，SiC MOSFET的短路耐受能力与长期可靠性直接决定了系统的故障保护策略与寿命设计。本文提出的退化机理表征方法，有助于研发团队在器件选型阶段更精准地评估PG与TG结...
1.2 kV SiC MOSFET与JBS集成MOSFET高温电学特性对比研究
Comparative Study on High-Temperature Electrical Properties of 1.2 kV SiC MOSFET and JBS-Integrated MOSFET
Zhaoyuan Gu · Mingchao Yang · Yi Yang · Xihao Liu 等10人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年4月
针对4H-SiC MOSFET中寄生PiN体二极管在高温下存在正向压降大、反向恢复特性差的问题，本文研究了集成肖特基势垒二极管（JBS）的MOSFET方案。该方案能有效抑制PiN二极管导通，提升高温运行下的电气性能与可靠性。
解读: 该研究直接关联阳光电源的核心功率器件选型与模块设计。随着公司组串式光伏逆变器和PowerTitan/PowerStack储能系统向更高功率密度和高温环境运行演进，SiC MOSFET的应用已成为提升效率的关键。集成JBS的SiC器件能显著改善体二极管特性，降低开关损耗并提升高温可靠性，这对优化逆变器...
基于数据驱动机器学习框架的功率循环测试下IGBT模块失效模式分类
Failure Mode Classification of IGBT Modules Under Power Cycling Tests Based on Data-Driven Machine Learning Framework
Xin Yang · Yue Zhang · Xinlong Wu · Guoyou Liu · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年12月
在功率循环测试（PCT）中预先识别IGBT模块的失效模式至关重要，这不仅有助于精确应用失效物理寿命预测方法，还能优化IGBT设计。然而，针对不同IGBT模块建立准确且通用的离线失效模式分类方法仍具挑战。本文提出了一种基于数据驱动机器学习的框架，旨在实现高效、准确的失效模式分类。
解读: IGBT模块是阳光电源组串式/集中式光伏逆变器、PowerTitan/PowerStack储能变流器及风电变流器的核心功率器件。该研究提出的数据驱动失效分类方法，能显著提升公司对核心功率器件在极端工况下的可靠性评估能力。建议将此机器学习框架集成至iSolarCloud智能运维平台或研发测试环节，通过...
重复短路脉冲下平面型、对称及非对称沟槽型SiC MOSFET的退化分析
Degradation Analysis of Planar, Symmetrical and Asymmetrical Trench SiC MOSFETs Under Repetitive Short Circuit Impulses
Renze Yu · Saeed Jahdi · Phil Mellor · Li Liu 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年9月
本文分析了平面型、对称及非对称沟槽型SiC MOSFET在300K和450K温度下，经受重复短路脉冲时的可靠性。通过测量静态和动态参数，表征了三种结构的退化模式，并结合TCAD仿真揭示了其内部电热行为及退化机理。
解读: SiC MOSFET是阳光电源组串式光伏逆变器、PowerTitan/PowerStack储能变流器以及电动汽车充电桩的核心功率器件。随着公司产品向高功率密度、高效率演进，SiC器件的应用日益广泛。本文深入对比了不同沟槽结构在极端短路工况下的退化机理，对阳光电源在功率模块选型、驱动保护电路设计及系统...
一种基于动态电荷控制的绝缘栅双极型晶体管集总电荷模型
A Novel Lumped-Charge Model for Insulated Gate Bipolar Transistor Based on Dynamic Charge Control
Xin Yang · Yifei Sun · Yifei Ding · Guoyou Liu · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年8月
本文提出了一种改进的IGBT集总电荷（LC）模型。针对现有模型在开关瞬态中因准静态假设导致的精度不足问题，引入了动态电荷控制方程，实现了对开关过程中电荷分布的直接求解，显著提升了IGBT在高速开关瞬态下的仿真精度。
解读: IGBT是阳光电源组串式逆变器、集中式逆变器及PowerTitan/PowerStack储能变流器（PCS）的核心功率器件。该文提出的动态电荷控制模型能更精准地模拟IGBT在高速开关过程中的损耗与应力，对于优化逆变器及PCS的效率设计、提升热管理水平以及增强功率模块的可靠性评估具有重要价值。建议研发...
基于寄生参数影响补偿的SiC MOSFET芯片精确提取
Accurate SiC MOSFET Chip Extraction Based on Parasitic Parameter Impact Compensation
Yang Li · Yuan Gao · Yan Zhang · Jinjun Liu 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年3月
随着SiC MOSFET在电力电子设备中的广泛应用，获取精确的器件波形与特性对于制造、变换器设计及运行评估至关重要。本文针对现有测量技术中寄生参数干扰的问题，提出了一种基于寄生参数影响补偿的精确提取方案，旨在提升SiC器件在实际应用中的测量精度与模型准确性。
解读: 该研究直接服务于阳光电源的核心功率电子技术领域。随着公司组串式逆变器及PowerTitan系列储能PCS向更高功率密度和更高开关频率演进，SiC MOSFET的应用已成为提升效率的关键。该技术能显著提升公司在功率模块选型、驱动电路优化及热仿真模型建立中的精度，有助于缩短研发周期并提升产品可靠性。建议...
一种用于4H-SiC MOSFET动态表征及超高结温电力电子变换器开发的紧凑型交错封装方法
Compact-Interleaved Packaging Method of Power Module With Dynamic Characterization of 4H-SiC MOSFET and Development of Power Electronic Converter at Extremely High Junction Temperature
Fengtao Yang · Laili Wang · Hang Kong · Mengyu Zhu 等10人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年1月
本文针对现有封装技术限制SiC器件高温应用的问题，提出了一种新型气密性金属封装方法。该方法通过优化结构实现了4H-SiC MOSFET在超高结温下的动态表征，并成功开发了相应的电力电子变换器，为提升SiC器件在极端高温环境下的可靠性与功率密度提供了技术路径。
解读: 该技术对阳光电源的核心业务具有极高价值。随着公司组串式逆变器和PowerTitan/PowerStack储能系统向更高功率密度和更小体积演进，SiC器件的结温管理成为提升系统效率的关键。该封装方法有助于解决SiC器件在高温高频工况下的寄生参数与散热瓶颈，直接支撑公司下一代高功率密度逆变器及PCS产品...
具有共源电感和开尔文源极连接的SiC MOSFET开关特性分析与应用评估
Switching Characteristic Analysis and Application Assessment of SiC MOSFET With Common Source Inductance and Kelvin Source Connection
Yang Li · Yan Zhang · Yuan Gao · Sixing Du 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年7月
本文对比分析了TO-247-3（共源电感）和TO-247-4（开尔文连接）封装SiC MOSFET的开关特性。研究指出，由于封装差异，采用传统测试电路会导致评估偏差和设计误导。文章深入探讨了两种封装下的栅极特性差异，为电力电子变换器的精确设计提供了理论依据。
解读: 该研究对阳光电源的核心产品线（如组串式光伏逆变器、PowerTitan储能变流器及电动汽车充电桩）具有极高的参考价值。随着公司产品向高功率密度和高效率演进，SiC器件已成为主流选择。TO-247-4封装通过开尔文连接有效降低了共源电感对开关速度的限制，能显著提升逆变器效率并降低开关损耗。建议研发团队...
裸DBA基板上银烧结连接在老化、热冲击及1200 W/cm²功率循环测试下的界面力学与热特性研究
Interface-Mechanical and Thermal Characteristics of Ag Sinter Joining on Bare DBA Substrate During Aging, Thermal Shock and 1200 W/cm2 Power Cycling Tests
Chuantong Chen · Dongjin Kim · Zheng Zhang · Naoki Wakasugi 等9人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年6月
本文研究了在250°C无压条件下，利用微米级银烧结技术将SiC芯片直接连接至裸DBA（Al/AlN/Al）基板的工艺。实验表明，银-铝界面具有33.6 MPa的稳固结合力。通过1000小时250°C高温存储、热冲击及1200 W/cm²功率循环测试，验证了该封装结构在极端工况下的热机械可靠性。
解读: 该研究直接关联阳光电源的核心功率模块封装技术。随着公司在光伏逆变器和PowerTitan系列储能PCS中大规模应用SiC器件，提升功率密度与可靠性至关重要。银烧结技术替代传统焊料是实现高功率密度设计的关键，而裸DBA基板的应用有助于降低成本并优化热传导路径。建议研发团队关注该界面在极端功率循环下的失...
双轴和单轴机械应力下4H-SiC功率MOSFET电学特性的实验研究
Experimental Investigations on the Electrical Properties of 4H-SiC Power MOSFETs Under Biaxial and Uniaxial Mechanical Strains
Wangran Wu · Hongyu Wei · Pengyu Tang · Guangan Yang 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年1月
本文全面研究了1200V平面栅4H-SiC功率MOSFET在机械应力下的电学特性。通过晶圆弯曲系统，实验分析了双轴应力、平行于栅极沟道的单轴应力以及垂直于栅极沟道的单轴应力对器件性能的影响。
解读: SiC器件是阳光电源提升光伏逆变器和储能系统功率密度与效率的核心。随着PowerTitan系列储能系统及组串式逆变器向高压、高功率密度方向演进，功率模块在封装及运行过程中承受的机械应力对SiC MOSFET的长期可靠性至关重要。本研究揭示了不同应力方向对器件电学性能的影响，为阳光电源在功率模块封装工...
一种适用于SiC MOSFET的低成本、高性能且易于设计的电流检测电路分析与设计
Analysis and Design of a Low-Cost Well-Performance and Easy-to-Design Current Sensing Circuit Suitable for SiC mosfets
Chengzi Yang · Yunqing Pei · Laili Wang · Longyang Yu 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年12月
电流采样电阻（CSR）因成本和集成优势广泛应用于工业领域。然而，在SiC MOSFET等高开关速度器件中，CSR的寄生电感会导致高di/dt下的瞬态电流采样出现严重偏差。本文提出了一种低成本、高性能且易于设计的电流检测电路，有效解决了SiC高频开关带来的采样干扰问题。
解读: 随着阳光电源在组串式逆变器（如SG系列）和储能系统（如PowerTitan）中全面推广SiC MOSFET以提升功率密度和效率，高频开关带来的电流采样噪声已成为制约系统性能的关键瓶颈。该研究提出的低成本采样方案，能够有效抑制SiC高di/dt引起的寄生电感干扰，提升电流环控制精度。建议研发团队在下一...
一种高密度3.3 kV/2000 A SiC MOSFET功率模块：设计、制造与实验评估
A High-Density 3.3 kV/2000 a SiC MOSFET Power Module: Design, Fabrication, and Experimental Evaluation
Yimin Zhou · Zhiqiang Wang · Lingqi Tan · Chunyang Man 等12人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2026年4月
本文针对海上风电柔性直流输电系统对中压大容量功率模块的需求，开发了一种高密度3.3 kV/2000 A碳化硅（SiC）功率模块。该模块具备优异的电热特性，为高功率电子变换器及系统的革新提供了新机遇，并详细介绍了其设计、制造工艺及实验验证过程。
解读: 该技术对阳光电源的风电变流器及大型储能系统（如PowerTitan系列）具有重要参考价值。3.3kV高压SiC器件的应用可显著提升变流器功率密度并降低损耗，是实现海上风电及高压直流输电系统小型化、高效化的关键。建议研发团队关注该模块的封装散热技术与寄生参数优化，未来可将其引入至高压储能PCS或海上风...
利用GaN/Si混合开关抑制动态导通电阻以提升Buck变换器效率
Enhancing Buck Converter Efficiency by Using GaN/Si Hybrid Switches to Suppress Dynamic On-State Resistance
Gaoqiang Deng · Xihao Bi · Jingyu Shen · Renkuan Liu 等12人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年10月
本文证明了采用GaN/Si混合开关的Buck变换器比同规格纯GaN开关具有更高的转换效率。通过将并联GaN HEMT中的一个替换为同电压等级但电阻稍高的Si超结MOSFET，可显著降低总导通损耗并抑制动态导通电阻效应。
解读: 该技术对阳光电源的户用光伏逆变器及小型储能PCS产品具有重要参考价值。在追求高功率密度和高效率的趋势下，GaN器件的动态导通电阻（Current Collapse）一直是限制其在功率变换中应用的关键痛点。通过GaN/Si混合拓扑，可以在不显著增加成本的前提下，优化变换器在不同负载下的效率表现。建议研...
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