Gain GBW: · Journal of Materials Science: Materials in Electronics · 2025年9月 · Vol.36.0

温度对用于高功率应用的高频AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）的性能和可靠性具有重大影响。尽管已有大量研究，但这些器件在宽温度范围内的多偏置行为仍缺乏充分理解。本研究通过从-40℃到150℃的温度范围内系统地分析直流特性、静电特性、非线性特性以及模拟/射频参数，填补了这一空白。通过对导通态与截止态电流、亚阈值特性、跨导（gm）及其导数，并结合三阶互调失真（IMD3）、1 dB压缩点（1-dB CP）和总谐波失真（THD）等参数进行评估，同时考察增益（Av）和栅极-漏极电容（Cgd）等...

解读: 该GaN HEMT温度特性研究对阳光电源功率器件应用具有重要价值。研究揭示的-40至150℃宽温范围内跨导、非线性失真(IMD3/THD)及射频性能退化规律,可直接指导ST系列PCS和SG逆变器中GaN器件的热管理设计与多工况优化。特别是温升导致的开态电流下降、关态漏电增加特性,为三电平拓扑的开关损...

Daniel C. Shoemaker · Kelly Woo · Yiwen Song · Mohamadali Malakoutian 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年9月

氮化镓高电子迁移率晶体管（HEMT）是当今 5G 功率放大器的关键组件。然而，器件过热问题使得商用器件不得不降额运行。本研究利用栅极电阻测温法，对一款 16 指 GaN/SiC HEMT 器件的顶部金刚石散热片的散热效果进行了研究。研究发现，在功率密度为 12 W/mm 时，厚度为 2 μm 的金刚石散热片可使栅极温度升高幅度降低约 20%。仿真结果表明，要使器件热阻（$R_{Th}$）降低 10%，金刚石厚度需大于 1.5 μm。对于厚度为 2 μm 的金刚石层，要实现热阻降低 10%，其热导...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项针对GaN HEMT器件的顶部金刚石散热技术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，正成为我们下一代光伏逆变器和储能变流器的核心选择，但散热问题一直制约着器件在额定功率下的可靠运行。 该研究通过在GaN/SiC HEMT顶部集成2微米厚金刚...

Jacob Ryan Anderson · Mike Kavian Ranjram · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年6月

本文提出了一种新颖的单级单相交流/直流功率转换架构，称为谐波分区功率转换器（HPPC）。HPPC利用双向开关（BDS）直接调制交流线路电压，并构建一个谐波分区负载网络，从而在单个转换级内实现自动单位功率因数、完全的功率脉动解耦、连续增益变化和电气隔离。该架构为所有在交流端口有功率因数要求的单相交流/直流功率转换器的小型化和性能提升提供了巨大机遇。HPPC通过将所有磁性元件置于高频交流谐振槽中，并使缓冲电容器在无直流电压调节要求的端口工作，实现了小型化。此外，该转换在单个阶段完成，消除了传统单相交...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项谐波分区功率变换器（HPPC）技术为单相AC/DC转换领域带来了颠覆性创新，与我司在光伏逆变器、储能系统及电动汽车充电领域的核心业务高度契合。 该技术的核心价值在于通过双向开关实现单级转换，同时达成单位功率因数、功率脉动解耦、电气隔离等多重功能。这对阳光电源具有三方面...

J. Ajayan · Asisa Kumar Panigrahy · Sachidananda Sen · Maneesh Kumar 等5人 · IEEE Access · 2025年5月

储能系统电池热管理对性能和寿命至关重要,传统控制策略缺乏预见性。本文提出基于数字孪生的热管理优化方法,通过实时热仿真和寿命预测模型优化冷却策略,延长电池循环寿命。

解读: 该数字孪生热管理技术可应用于阳光电源ST系列储能系统。通过虚实融合的热管理优化,提升电池一致性和循环寿命,降低热管理能耗,实现储能系统的精细化温度控制,为大规模储能电站提供智能热管理方案。...

Zheng-Lai Tang · Yang Shen · Bing-Yang Cao · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年3月

电子设备中的自热效应会导致局部热点，对其性能和可靠性产生不利影响，在氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）等高功率密度器件中尤为明显。除了增强散热外，通过结构设计减少热量产生可以有效调节自热效应。本研究基于漂移 - 扩散模型，利用电热模拟方法研究了非对称倾斜场板（FP）对GaN HEMTs自热效应的调节作用。此外，采用蒙特卡罗（MC）模拟方法研究了在非傅里叶热传导条件下，倾斜场板对声子弹道输运的影响。结果表明，倾斜场板使电位分布更加平滑，降低了沟道中的最大电场强度，从而降低了最大发热密度...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于GaN HEMT器件自热效应调控的研究具有重要的战略意义。GaN功率器件凭借其高频、高效、高功率密度的特性，已成为我们新一代光伏逆变器和储能变流器的核心技术方向。然而，自热效应导致的局部热点一直是制约GaN器件在大功率应用中可靠性的关键瓶颈。 该研究提出的倾斜场板...

Yanfeng Ma · Sheng Li · Mingfei Li · Weihao Lu 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年2月

本文提出了一种用于 p - 氮化镓（p - GaN）功率高电子迁移率晶体管（HEMT）的单片集成双向栅极静电放电保护方案，其中双栅极 HEMT 被设计为放电晶体管。采用该保护方案后，正向/反向传输线脉冲失效电流从 0.156 A/0.08 A 提高到 1.36 A/5.26 A，且几乎不牺牲 p - GaN 功率 HEMT 的性能。由于双栅极器件通过共享漂移区具备双向开关特性，该方案仅需一个放电晶体管；因此，与具有相同保护能力的现有方案相比，该保护方案的面积可有效节省 40.8%。

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项p-GaN功率HEMT的双向栅极静电放电（ESD）保护技术具有重要的战略价值。GaN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小型化、轻量化的关键技术路径。 该技术通过双栅结构实现单管双向保护，将正向/反向TLP失效电流分别提升...

Rahil Samani · Ignacio Galiano Zurbriggen · Ruoyu Hou · Juncheng Lu 等5人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年1月

氮化镓增强型高电子迁移率晶体管（e - HEMT）在将效率提升至可能的极致方面表现卓越。随着功率密度按需增加且效率趋近饱和点，对半导体可靠性和热管理的担忧也日益加剧。本文聚焦于基于氮化镓的两级功率因数校正（PFC） - LLC 变换器，这是自然冷却消费电子产品中常见的一种拓扑结构，并探索解决其热瓶颈问题的方案。本文提出了一种平衡热网络，该网络通过精确的与温度相关的损耗表征将热域和电域相互连接而建立。然后将这些损耗模型应用于功率变换器的热网络中。此外，主要在元件级研究中发展起来的热耦合概念被拓展到...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于GaN器件的PFC-LLC变换器热管理优化技术具有重要的战略价值。该研究针对自然冷却条件下的功率变换系统，提出了系统级热-电耦合网络模型和多目标优化框架，这与我司在光伏逆变器和储能变流器产品中追求高功率密度、高可靠性的技术路线高度契合。 GaN器件的应用是我司下一...

Haihong Qin · Xiaoxue Zheng · Wenlu Wang · Qian Xun · IEEE Transactions on Energy Conversion · 2024年7月

与硅器件相比，氮化镓（GaN）器件更适合在电机驱动应用中实现高开关频率，从而提高功率密度。然而，提高开关频率也会导致额外的开关损耗和较差的总谐波失真（THD）。较小的死区时间可以缓解这些问题，但传统的恒定死区时间设计方法难以在所有负载范围内确保最佳性能。本文针对相臂中的氮化镓高电子迁移率晶体管（HEMT）提出了一种新颖的自适应死区时间控制方法，以同时提高电机驱动的效率和总谐波失真性能。为此，对双脉冲测试电路中氮化镓高电子迁移率晶体管的详细开关过程进行了建模和分析。揭示了死区时间设置的优化原理，考...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于GaN器件的自适应死区时间控制技术具有重要的战略价值。GaN功率器件相比传统Si器件能够实现更高的开关频率，这与我们在光伏逆变器和储能变流器领域追求高功率密度、小型化设计的目标高度契合。 该技术的核心创新在于通过动态调整死区时间来平衡开关损耗与总谐波畸变率（THD...

Toshiyuki Oishi · Ken Kudar · Yutaro Yamaguchi · Shintaro Shinjo 等7人 · Solid-State Electronics · 2025年12月 · Vol.230

本文通过实验结果与器件仿真相结合的方法，研究了氮化镓高电子迁移率晶体管（GaN HEMTs）在导通状态下低频Y参数随漏极电压的变化特性。利用矢量网络分析仪，在栅极电压为0 V、漏极电压从3 V到30 V、温度范围从室温至120摄氏度的条件下，系统地测量了频率范围为10 Hz至100 MHz的宽带Y参数。在Y22和Y21的虚部（Im）中观察到六个具有峰值的信号。这些峰值被分为两类：一类出现在约5 MHz附近，在阿伦尼乌斯图中呈现负斜率；另一类出现在150 kHz以下，其激活能可通过阿伦尼乌斯图估算...

解读: 该GaN HEMT低频Y参数特性研究对阳光电源功率器件应用具有重要价值。研究揭示的自热效应(5MHz峰)和陷阱效应(150kHz以下峰)机理,可直接应用于EV驱动系统中GaN器件的热管理优化和可靠性设计。通过Y参数频域分析技术,可改进OBC充电机和电机驱动器中GaN开关的动态特性建模,优化三电平拓扑...

Hyo-Joung Kima · Walid Amira · Surajit Chakraborty · Ju-Won Shina 等7人 · Solid-State Electronics · 2025年12月 · Vol.230

摘要 在基于GaN的高电子迁移率晶体管（HEMTs）中，二维电子气（2DEG）的载流子输运特性，特别是饱和速度（υ_sat）和有效迁移率（μ_n_eff），是决定器件性能的关键因素。为了提升这些特性，我们进行了结构优化，包括降低Al_xGa_1-xN势垒层中的Al组分以及引入AlGaN背势垒结构。鉴于传统提取方法的局限性，我们采用跨导建模技术以更准确地提取有效迁移率和饱和速度的数值。引入AlGaN背势垒后，有效迁移率提升至748 cm²/V·s。此外，降低Al_xGa_1-xN表面势垒层中的Al...

解读: 该AlGaN/GaN HEMT载流子输运优化技术对阳光电源电动汽车驱动系统及充电桩产品具有重要价值。通过降低AlGaN势垒Al组分和引入背势垒结构,有效迁移率提升至748 cm²/V·s,可显著改善GaN功率器件的开关特性和导通损耗。该跨导建模提取方法为阳光SG系列逆变器和ST储能变流器中GaN器件...

Eduardo Canga Panzo · Nilton Graziano · Eddy Simoen · Maria Glória Caño de Andr · Solid-State Electronics · 2025年10月 · Vol.228

摘要 本研究探讨了源漏串联电阻（RSD）对AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMTs）的影响。首先，分析了RSD在具有不同几何结构（栅长和栅宽；Lg和W）的器件中的作用，以及在尺寸相同但采用不同栅金属制备工艺制造的器件中的差异。随后，评估了RSD对若干关键电学参数的影响，包括载流子迁移率（μn）、有效迁移率（μeff）、场效应迁移率（μFE）、漏极电流（Id）、输出电导（gd）、跨导（gm）、阈值电压（VT）以及亚阈值斜率（S）。结果表明，RSD在栅长Lg较小、栅宽W较大的晶体管中趋于降低...

解读: 该GaN HEMT源漏串联电阻研究对阳光电源功率器件应用具有重要价值。研究揭示降低RSD可显著提升载流子迁移率、跨导和漏极电流,同时优化阈值电压,这直接指导我们SG系列光伏逆变器和ST储能变流器中GaN器件的选型与优化。通过优化栅极金属工艺和沟道几何结构降低RSD,可提升三电平拓扑开关性能,降低导通...

Zhanfei Han · Xiangdong Li · Jian Ji · Tao Zhang 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年8月

金属有机化学气相沉积（MOCVD）腔室中外延生长期间镁（Mg）的外扩散，给同时实现合适的阈值电压 ${V}_{\text {TH}}$ 和导通电阻 ${R}_{\text {ON}}$ 带来了重大挑战。在本研究中，通过在 p 型氮化镓（p - GaN）帽层和铝镓氮（AlGaN）势垒层之间插入厚度 ${t}_{\text {GaN}}$ 分别为 0 nm、5 nm、10 nm 的 GaN 层来调节 Mg 分布，我们发现：1）p - GaN 栅高电子迁移率晶体管（HEMT）的正向栅极泄漏电流与 ${...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项p-GaN栅极HEMT器件的Mg掺杂工程技术具有重要的战略价值。该研究通过在p-GaN帽层与AlGaN势垒层之间插入5nm GaN中间层，成功实现了阈值电压（2.25V）与导通电阻（9.04Ω·mm）的优化平衡，这直接契合了我们在光伏逆变器和储能变流器中对高性能功率器件...

Mojtaba Alaei · Herbert De Pauw · Elena Fabris · Stefaan Decoutere 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年8月

来自硅基氮化镓（GaN）p - GaN 栅极高电子迁移率晶体管（HEMT）的实验数据表明，终端电容（尤其是 \(C_{\mathrm{BS}}\)、\(C_{\mathrm{BG}}\) 和 \(C_{\mathrm{BD}}\)）与漏源电压（\(V_{\mathrm{DS}}\)）密切相关，这表明通过体接触存在显著的耦合。这种与场板下二维电子气（2DEG）逐渐耗尽相关的行为，现有紧凑模型无法充分描述。本文详细分析了场板下与 \(V_{\text {DS }}\) 相关的耗尽动态，并开发了一种增...

解读: 从阳光电源的业务角度来看，这项关于p-GaN栅极HEMT器件终端电容建模的研究具有重要的战略价值。作为全球领先的光伏逆变器和储能系统供应商，阳光电源在高功率密度、高效率的功率转换系统开发中，GaN功率器件正逐步成为替代传统硅基器件的关键技术路径。 该研究针对p-GaN栅极HEMT器件中体电容（CB...

Manoj Saxena · Journal of Materials Science: Materials in Electronics · 2025年7月 · Vol.36.0

本研究探讨了在用于高频应用的AlN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMTs）上原位生长的氮化硅（SiNx）层中欧姆接触的形成与优化。采用标准的Ti/Al/Ni/Au金属体系，获得的接触电阻（RC）为0.14 Ω·mm，方块电阻（RSH）为629 Ω/□，比接触电阻为1.2 × 10−6 Ω·cm2。高温退火过程中，Ti金属与下方的SiNx层发生界面反应，生成钛硅化物（TixSiy）复合物和氮化钛（TiN）。接触退火在氮气氛围中通过快速热退火（RTP）工艺完成，实验发现800 °C下退火60秒可获得...

解读: 该AlN/GaN HEMT欧姆接触优化技术对阳光电源功率器件应用具有重要价值。研究实现的0.14Ω·mm接触电阻和340mS/mm峰值跨导,可显著降低SG系列光伏逆变器和ST储能变流器中GaN功率开关的导通损耗。原位SiNx层与Ti/Al金属化方案形成的低阻接触,适用于三电平拓扑和高频开关场景。80...

Minho Kim · Alexis Papamichail · United States · Vanya Darakchieva · Applied Physics Letters · 2025年7月 · Vol.127

本文报道了通过热壁金属有机化学气相沉积法在AlN单晶衬底上生长的薄沟道AlGaN/GaN/AlN双异质结构高电子迁移率晶体管（HEMTs）。该结构利用AlN衬底优异的热导性和晶格匹配特性，有效抑制了器件中的应力与缺陷密度。透射电子显微镜和电学测试结果表明，高质量的GaN沟道层实现了均匀的二维电子气分布，室温下二维电子气浓度达8.5×10¹² cm⁻²，电子迁移率为1850 cm²/V·s。器件展现出良好的界面特性和载流子输运性能，为高频、高功率电子器件的发展提供了可行路径。

解读: 该薄沟道AlGaN/GaN/AlN双异质结构HEMT技术对阳光电源功率器件应用具有重要价值。AlN衬底的高热导率（320 W/m·K）可显著提升SiC/GaN功率模块的散热性能，特别适用于ST系列储能变流器和电动汽车驱动系统的高功率密度场景。高迁移率（1850 cm²/V·s）和二维电子气浓度（8....

Chengbing Pan · Wenbo Wang · Ruomeng Zhang · Xinyuan Zheng 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年7月

p型氮化镓（p - GaN）栅极氮化铝镓/氮化镓（AlGaN/GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）在包括电动汽车、雷达等在内的许多应用领域具有广阔前景。然而，p - GaN栅极AlGaN/GaN HEMTs的阈值电压（ ${V}_{\text {TH}}$ ）不稳定性和动态导通电阻（ ${R}_{\text {DSON}}$ ）退化问题仍然令人担忧。在此，对p - GaN栅极AlGaN/GaN HEMTs的阈值电压和动态 ${R}_{\text {DSON}}$ 的退化行为进行了系统研究。在高...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，该论文揭示的p-GaN栅极AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）退化机制研究具有重要的战略价值。作为新一代宽禁带半导体器件，GaN功率器件凭借其高开关频率、低导通损耗和高温工作能力，正成为光伏逆变器和储能变流器实现高功率密度、高效率的关键技术路径。 该研究系统阐...

Jianing Liang · Yue Wu · Huyong Ling · Xueqiang Zhang 等6人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年7月

串扰问题是增加氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）损耗并降低开关速度的主要因素之一。在实际应用中，GaN栅极驱动器基于RC电路或密勒电路。然而，RC电路缺乏串扰吸收路径，难以抑制串扰电压。相反，尽管密勒电路有吸收路径，但低阻抗回路会导致开关速度降低。为继承这两种常用方法的优点并避免其缺点，本文提出了一种将无源密勒钳位电路与RC电路集成的方法。该集成通过带无源控制P沟道金属氧化物半导体场效应晶体管（PMOS）的RC延迟电路实现。带PMOS的RC延迟电路可调节密勒钳位电路的启动时间，因此，...

解读: 该GaN负压栅极驱动技术对阳光电源功率器件应用具有重要价值。在ST储能变流器和SG光伏逆变器中，GaN器件可实现更高开关频率和功率密度，但串扰导致的误开通风险制约其应用。该Miller-RC集成驱动方案通过抑制高dv/dt引起的栅源电压波动，可直接提升阳光电源GaN功率模块的可靠性。特别适用于车载O...

L. R. Norman · Z. Abdallah · J. W. Pomeroy · G. Drandova 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年7月

采用低铝组分的 AlGaN 缓冲层可减轻高频 GaN 高电子迁移率晶体管（HEMT）中的短沟道效应。然而，在改善载流子限制和增加 AlGaN 缓冲层热阻之间存在权衡。本研究探讨了 AlGaN 背势垒层热导率对射频 HEMT 整体热阻的影响。采用纳秒时域热反射法测量了铝组分 x 在 0.01 至 0.06 范围内的 GaN 和 AlₓGa₁₋ₓN 的热导率。室温下，当 x 分别为 0.01 和 0.06 时，热导率从 39 W/（m·K）降至 19 W/（m·K），这远低于所测得的 GaN 的 1...

解读: 从阳光电源功率电子技术应用视角来看，这项关于GaN HEMT器件热阻特性的研究具有重要参考价值。GaN高电子迁移率晶体管是新一代光伏逆变器和储能变流器的核心功率器件，其高频特性和功率密度优势正推动我司产品向更高效率、更小体积方向发展。 该研究揭示了AlGaN背势垒层设计中的关键电热权衡问题。数据显...

Tomoya Watanabe · Hidemasa Takahashi · Ryutaro Makisako · Akio Wakejima 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年6月

我们提出了一种基于氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）的栅控阳极二极管（GAD）新模型，旨在优化器件结构以实现高效微波整流。该模型纳入了一个能准确反映GAD器件结构的大信号HEMT模型。我们从已制备的AlGaN/GaN HEMT中提取了模型参数，并成功重现了在同一晶圆上制备的GAD的特性。我们使用所提出的GAD模型对桥式整流电路进行了大信号仿真。详细的损耗分析准确识别了器件内部功率损耗的来源。我们提出的GAD模型对于探索器件优化策略是有效的。

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于氮化镓高电子迁移率晶体管（GaN HEMT）的栅控阳极二极管建模技术具有重要的战略参考价值。该研究针对微波整流应用场景，提出了精确反映器件结构的大信号模型，并通过详细的损耗分析实现器件优化，这与我们在高效能量转换系统中追求的技术方向高度契合。 在光伏逆变器和储能变...

De Santi · Applied Physics Letters · 2025年6月 · Vol.126

本文研究了室温氢气处理后AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）的电学特性，并分析了氢气作用于AlGaN/GaN HEMT的物理机制。氢气处理后，器件的开关比从2.2×10³提高到3.2×10³，最大跨导也有所增加，而阈值电压几乎保持不变。与未处理的器件相比，氢气处理后器件的栅延迟特性得到了改善。通过低频噪声表征方法发现，与未处理的器件相比，氢气处理后AlGaN/GaN HEMT的内部缺陷密度有更明显的降低。这一机制可归因于氢原子通过形成N - H和Si - H等键对漏极和栅极电极之间S...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于氢处理改善AlGaN/GaN HEMT器件性能的研究具有重要的战略意义。GaN（氮化镓）功率器件是新一代高效电力电子技术的核心，在我们的光伏逆变器和储能变流器产品中，GaN器件能够实现更高的开关频率、更低的导通损耗和更紧凑的系统设计，这直接关系到产品的功率密度和转换...