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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，...
材料创新与界面工程协同优化以缓解高功率氮化镓基蓝光激光二极管中的COD
Synergistic optimization of material innovation and interface engineering for COD mitigation in high-power GaN-based blue laser diodes
Qiangqiang Guo · Shuiqing Li · Heqing Deng · Zhibai Zhong 等7人 · Applied Physics Letters · 2025年8月 · Vol.127
针对高功率GaN基蓝光激光二极管中常见的灾变性光学损伤（COD）问题，本文提出了一种材料创新与界面工程协同优化的策略。通过改进电子阻挡层设计并引入高Al组分渐变层，有效抑制了电子泄漏并提升了空穴注入效率；同时优化p型欧姆接触界面，显著降低了接触电阻与界面缺陷密度。实验结果表明，该协同优化方法大幅提高了器件的COD阈值与可靠性，为高性能激光二极管的开发提供了关键技术路径。
解读: 该研究在GaN器件COD可靠性提升方面的创新对阳光电源的高频化产品布局具有重要参考价值。通过材料与界面优化提升的GaN器件可靠性，可直接应用于新一代SG系列光伏逆变器和ST系列储能变流器的高频DC/DC模块，以及车载OBC等对功率密度要求较高的产品。特别是其提出的界面工程优化方法，有助于提升阳光电源...
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...
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...
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...
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...
一种能够表征热耦合效应的多芯片功率模块热网络模型
A Thermal Network Model for Multichip Power Modules Enabling to Characterize the Thermal Coupling Effects
Huimin Wang · Zongyao Zhou · Zhiliang Xu · Xinglai Ge 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年5月
本文提出了一种基于Cauer模型的热网络模型（TNM），旨在解决多芯片功率模块在热分析中精度与计算效率难以兼顾的问题。该模型能够有效表征芯片间的热耦合效应，为电力电子变换器的可靠性评估提供了高效且准确的分析工具。
解读: 该研究对阳光电源的核心产品线（如组串式/集中式逆变器、PowerTitan/PowerStack储能系统）具有重要意义。在这些高功率密度产品中，功率模块的热设计是决定系统可靠性与寿命的关键。通过引入该热网络模型，研发团队可在设计阶段更精准地模拟多芯片间的热耦合效应，优化散热结构设计，从而提升逆变器和...
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...
一种具有自驱动电子积累层的新型4H-SiC/金刚石超结MOSFET，实现极低比导通电阻
A Novel 4H-SiC/Diamond SuperJunction MOSFET With Self-Driving Electron Accumulation Layer Realizing Extremely Low Ron,sp
Bo Yi · JunFeng Duan · Qian Zhang · ShengNan Zhu 等7人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年11月 · Vol.47
本文提出一种基于4H-SiC/金刚石超结结构并集成自驱动电子积累层（SD-EAL）的新型MOSFET，通过TCAD仿真验证其在1.6 kV耐压下比导通电阻低至0.75 mΩ·cm²，较传统超结降低36%，优值提升94%。
解读: 该器件显著优化高压SiC功率模块的导通损耗与功率密度，可直接赋能阳光电源ST系列PCS、PowerTitan储能系统及组串式逆变器中主功率开关的升级换代。建议在下一代1500V+高压平台产品中开展SiC/金刚石复合超结器件的封装适配与可靠性验证，优先用于高功率密度户用及工商业光储一体机，以提升系统效...
直驱耗尽型GaN HEMT开关特性及关断损耗降低研究
Direct Drive D-Mode GaN HEMT Switching Characteristics and Turn-Off Loss Reductions
Jih-Sheng Lai · Hsin-Che Hsieh · Ching-Yao Liu · Wei-Hua Chieng 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年4月
本文旨在通过直接驱动门极电路和双脉冲测试，评估耗尽型氮化镓高电子迁移率晶体管（d-mode GaN HEMT）的开关能量。研究提出了一种改进的共源共栅结构以实现“常闭”操作，并利用电荷泵电路提供负栅极电压以优化关断过程，有效降低了开关损耗。
解读: GaN作为第三代半导体，在高频化、小型化方面具有显著优势。该研究提出的直驱d-mode GaN技术及改进的共源共栅结构，对阳光电源的户用光伏逆变器及微型逆变器产品线具有重要参考价值。通过降低开关损耗，有助于进一步提升逆变器功率密度并减小散热器体积。建议研发团队关注该驱动电路在提升系统效率方面的潜力，...
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8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年4月
本文提出了一种与GaN功率HEMT单片集成的栅极静电放电（ESD）保护电路。该多功能电路不仅增强了栅极的ESD鲁棒性，还在功率HEMT正常开关操作期间提高了导通电阻（RON）和阈值电压（VTH）的稳定性。
解读: GaN作为宽禁带半导体，在提升功率密度和开关频率方面具有显著优势。该研究提出的单片集成保护电路有效解决了GaN器件在实际应用中常见的ESD脆弱性及动态导通电阻漂移问题，这对阳光电源的户用光伏逆变器及微型逆变器产品线具有重要参考价值。通过提升器件级的可靠性，可进一步缩小逆变器体积并提升转换效率。建议研...
基于HfAlOx电荷俘获层介质与原位O3处理的InAlN/GaN MIS-HEMT器件栅极漏电流和击穿电压的改善
Improved gate leakage current and breakdown voltage of InAlN/GaN MIS-HEMTs by HfAlOx-based charge-trapping layer dielectric and _in situ_ O3 treatment
Fangzhou Du · Yang Jiang · Hong Kong · Peiran Wang 等5人 · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.126
本文报道了一种通过引入HfAlOx基电荷俘获层介质并结合原位O3处理，显著改善InAlN/GaN金属-绝缘体-半导体高电子迁移率晶体管（MIS-HEMT）性能的方法。该工艺有效抑制了栅极漏电流，同时提升了器件的击穿电压。HfAlOx层可捕获界面正电荷，降低电场峰值，而原位O3处理则优化了介质/半导体界面质量，减少缺陷态密度。实验结果表明，器件的栅极泄漏电流显著降低，反向击穿电压大幅提高，为高性能GaN基功率器件的研制提供了可行的技术路径。
解读: 该研究的HfAlOx介质与O3处理工艺对阳光电源的GaN功率器件开发具有重要参考价值。通过降低栅极漏电流和提高击穿电压,可显著提升GaN器件在高频应用场景下的可靠性,特别适用于SG系列光伏逆变器和ST系列储能变流器的高频DC-DC模块。该技术可优化阳光电源产品的功率密度和转换效率:在光伏逆变器中可实...
具有98.5%转换效率和百万次过压耐受能力的1.95-kV斜面台面NiO/β-Ga2O3异质结二极管
1.95-kV Beveled-Mesa NiO/β-Ga2O3 Heterojunction Diode With 98.5% Conversion Efficiency and Over Million-Times Overvoltage Ruggedness
Feng Zhou · Hehe Gong · Weizong Xu · Xinxin Yu 等12人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年2月
氧化镓（Ga2O3）功率二极管的发展受限于系统级应用性能评估与可靠性验证的缺失。本文通过将斜面台面NiO/Ga2O3 p-n异质结二极管（HJD）应用于500W功率因数校正（PFC）电路，验证了其在高压环境下的优异性能与可靠性，为该器件的商业化进程提供了关键支撑。
解读: 氧化镓作为超宽禁带半导体，在提升功率密度和耐压水平方面具有巨大潜力。对于阳光电源而言，该技术若实现商业化，可显著优化组串式逆变器及户用储能系统中的PFC级电路效率，进一步缩小功率模块体积。建议研发团队持续关注其在高温、高压下的长期可靠性表现，评估其在未来高压光伏系统及下一代高密度储能变流器（PCS）...
基于IGCT的高电流分断能力低成本高压直流断路器
Low-Cost HVdc Circuit Breaker With High Current Breaking Capability Based on IGCTs
Qiang Yi · Yifei Wu · Zhihui Zhang · Fei Yang 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年5月
直流断路器对高压直流（HVdc）系统的可靠性至关重要。目前广泛使用的压接式IGBT成本高昂，限制了HVdc的发展。本文提出了一种基于集成门极换流晶闸管（IGCT）的低成本高压直流断路器方案，旨在通过替代昂贵的IGBT器件，降低系统成本并提升大电流分断能力。
解读: 该研究对于阳光电源在高压直流输电及大型储能系统（如PowerTitan系列）的直流侧保护具有重要参考价值。目前公司储能系统多采用IGBT模块，随着储能系统电压等级向1500V甚至更高迈进，直流侧故障保护的成本与效率成为关键。IGCT在处理大电流、高电压场景下具备导通损耗低、通流能力强的优势。建议研发...
混合式中压直流断路器中非对称IGCT器件二极管感应反向电压应力的抑制
Suppression of Diode-Induced Reverse Voltage Stress for the Asymmetric IGCT Device in the Hybrid MVDC Circuit Breaker
Jiayu Fan · Yu Xiao · Xinming Shao · Zhonghao Dongye 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2026年1月
非对称集成门极换流晶闸管（IGCT）在混合式中压直流（MVDC）断路器中常用于电流分担与续流，以提升真空灭弧室的介电恢复能力。本文针对续流二极管导通期间，非对称IGCT器件承受的反向电压应力问题进行研究，旨在抑制该应力以防止器件失效。
解读: 该研究聚焦于高压大功率电力电子器件（IGCT）在直流断路器中的应用及可靠性。虽然阳光电源目前的主力产品（光伏逆变器、储能PCS）多采用IGBT或SiC模块，但随着公司在大型储能系统及直流输配电领域（如PowerTitan系列、高压直流耦合方案）的深入布局，对高压直流断路技术及功率器件的极端工况保护具...
具备纳秒级反向恢复与强浪涌电流能力的1.37 kV/12 A NiO/β-Ga2O3异质结二极管
1.37 kV/12 A NiO/β-Ga2O3 Heterojunction Diode With Nanosecond Reverse Recovery and Rugged Surge-Current Capability
Hehe Gong · Feng Zhou · Weizong Xu · Xinxin Yu 等12人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年11月
本文展示了一种NiO/Ga2O3 p-n异质结二极管（HJD），在实现快速反向恢复特性与强浪涌电流承受能力之间取得了优异平衡。该器件通过双层p-NiO结构设计，在1.37 kV的高压下表现出优异的动态性能与可靠性，为氧化镓功率电子技术的发展提供了重要参考。
解读: 氧化镓（Ga2O3）作为超宽禁带半导体，在未来高压、高效率功率变换领域具有巨大潜力。对于阳光电源而言，该技术目前处于前沿研究阶段，短期内主要影响组串式逆变器及PowerTitan储能变流器（PCS）中功率模块的选型演进。虽然目前SiC和GaN是主流，但Ga2O3在耐压和成本方面具备长期替代优势。建议...