找到 6 条结果 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics
面向应用的氮化镓高电子迁移率晶体管阈值电压偏移——测试平台与实验结果
Application-Oriented Threshold Voltage Shift of GaN-HEMTs – Test Bench and Results
Benedikt Kohlhepp · Daniel Breidenstein · Niklas Stöcklein · Thomas Dürbaum 等5人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年9月
由于低导通电阻和快速开关特性，GaN-HEMT在高效功率变换器中具有广阔前景。然而，半导体结构中的电荷捕获效应会导致器件参数退化，除导通电阻恶化外，还引发阈值电压漂移，进而影响开关行为、增加损耗，并可能导致米勒自开启。数据手册通常未提供该效应的详细信息，设计者需自行测量。温度、漏极与栅极偏置及开关条件等多种因素影响电荷捕获，其时间常数从微秒至小时量级不等。为此，本文基于常规电力电子实验室设备，提出一种低成本、贴近实际应用工况的阈值电压测试方案。器件工作于硬开关或软开关模式，通过短时中断运行进行阈...
解读: 该GaN-HEMT阈值电压漂移测试技术对阳光电源功率器件应用具有重要价值。研究揭示硬开关下阈值电压漂移达1V（初始1.1V），直接影响ST储能变流器和SG光伏逆变器的开关损耗与可靠性。测试方法可应用于：1）ST系列储能PCS的GaN器件选型与驱动参数优化，避免米勒自开启风险；2）1500V光伏系统中...
GaN半桥短路耐受性分析的增强行为建模
Enhanced Behavioral Modeling for GaN Half-Bridge Short-Circuit Analysis
Simone Palazzo · Thiago Pereira · Yoann Pascal · Giovanni Busatto 等5人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年5月
氮化镓(GaN)晶体管因高功率密度和高效率在工业和汽车应用中日益流行,但可靠性和鲁棒性仍限制其广泛采用。短路(SC)鲁棒性已被广泛实验研究,但GaN HEMT短路条件运行仿真因缺乏准确模型描述漏电流崩塌和栅漏电流增加等主要现象而受限。本文提出650V/60A GaN HEMT漏极和栅极电流行为模型,集成到LTSpice制造商模型中。所提模型在GaN半桥短路期间确定漏极和栅极电流的精度显著提高,适用于其他650V GaN HEMT,成为仿真器件和设计有效短路保护电路的可靠工具。
解读: 该GaN短路建模技术对阳光电源GaN器件应用和保护电路设计有重要参考价值。行为模型可应用于ST储能变流器和SG光伏逆变器的GaN功率模块短路仿真,优化保护电路设计并提高可靠性。该技术对工商业光伏系统GaN逆变器的短路耐受性评估有指导意义。精确的短路模型对阳光电源GaN产品线的可靠性设计和测试验证有实...
GaN同步Buck变换器的实时预测死区时间优化集成驱动器
Integrated Driver With Real-Time Predictive Dead-Time Optimization Technique for GaN-Based Synchronous Buck Converter
Chengzhi Xu · Peiyuan Fu · Xufeng Liao · Zhangming Zhu 等5人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年4月
凭借优异品质因数(FOM),氮化镓高电子迁移率晶体管(GaN HEMT)目前在兆赫兹开关频率、高功率密度和效率的开关电源(SMPS)应用中发挥关键作用。但反向导通期间频率相关死区时间损耗显著降低转换效率。反向导通还增加自举(BST)电压过充风险。提出基于预测VSW检测的死区时间优化技术(DOT),可有效消除反向导通。与需要多个周期确定最优死区时间的传统方法不同,该DOT可在宽VIN范围(24-48V)和负载电流(0.1-6A)实时实现最优死区时间。测试芯片采用0.18μm双极-CMOS-DMOS...
解读: 该GaN实时死区时间优化驱动技术对阳光电源GaN功率器件应用有重要优化价值。预测VSW检测DOT可应用于ST储能变流器和SG光伏逆变器的GaN模块,提高效率并降低死区损耗。实时优化技术对阳光电源高频开关电源产品的智能化驱动有借鉴意义。4.3%效率提升对户用储能系统和车载电源的能量转换性能有显著改善作...
级联GaN HEMT短路失效的物理机理研究
Physical Understanding on Short-Circuit Failure for Cascode GaN HEMTs
Xuanting Song · Jun Wang · Gaoqiang Deng · Yongzhou Zou 等5人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年12月
短路耐受能力是开关电源中功率器件的重要指标。针对硅基和碳化硅MOSFET已有广泛研究，但对由硅MOSFET与耗尽型GaN HEMT（DHEMT）构成的级联GaN高电子迁移率晶体管，其短路失效机制尚不明确。本文通过实验与数值模拟相结合的方法，分别提取两种器件的电学特性，揭示级联结构在短路过程中的电热失效机制。结果表明，DHEMT承受的电热应力远高于硅MOSFET，更易发生热失效。进一步的热-力耦合仿真显示，异质结层间热膨胀系数差异引发的机械应力是导致DHEMT失效的根源。此外，分析了栅极控制机制对...
解读: 该级联GaN HEMT短路失效机理研究对阳光电源功率器件应用具有重要指导价值。研究揭示的DHEMT热应力集中和异质结热膨胀失配机制，可直接应用于ST系列储能变流器和SG光伏逆变器的GaN器件选型与保护设计。针对短路鲁棒性与导通电阻的折衷设计指导，有助于优化PowerTitan大型储能系统的功率模块热...
研究GaN-HEMT在短时和长时栅极与漏极偏压下阈值电压漂移的测试装置
Test Setup to Study Threshold Voltage Shift of GaN-HEMTs Under Short- and Long-Term Gate and Drain Bias
Benedikt Kohlhepp · Daniel Breidenstein · Thomas Dürbaum · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年9月
氮化镓高电子迁移率晶体管（GaN-HEMT）具有低导通电阻和快速开关特性，适用于高效率、高功率密度的电力电子变换器。然而，电荷捕获效应会导致导通电阻退化并引起阈值电压漂移，进而增加开关损耗，甚至因米勒电流引发误开通。由于器件手册通常缺乏阈值电压不稳定性的详细信息，工程师需自行开展测试。鉴于电荷捕获过程的时间常数从微秒至小时不等，且受温度、漏极和栅极偏压等多种因素影响，必须在接近实际应用条件下进行短时与长时测试。本文提出一种仅使用电力电子实验室常规设备的测试方案，通过交替施加应力/弛豫阶段与短时测...
解读: 该GaN-HEMT阈值电压漂移测试技术对阳光电源功率器件应用具有重要价值。在ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器中，GaN器件的阈值电压不稳定性直接影响开关损耗和系统效率，电荷捕获导致的Vth漂移可能引发米勒电流误开通，威胁系统可靠性。该测试方案可用于：1）优化GaN功率模块的栅极驱动设计，设置合...
晶圆上100-V p-GaN HEMT动态导通电阻与阈值电压漂移分析：模拟单片集成半桥电路
Analysis of Dynamic-Ron and VTH shift in on-wafer 100-V p-GaN HEMTs Emulating Monolithically Integrated Half-Bridge Circuits
Lorenzo Modica · Nicolò Zagni · Marcello Cioni · Giacomo Cappellini 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年6月
本文研究了用于单片集成半桥电路的100-V p-GaN HEMT关键参数退化特性，包括阈值电压（VTH）和导通电阻（RON）。通过定制测试平台模拟高边（HS）与低边（LS）器件的应力条件，发现HS器件因源漏间有限电压导致ON态下亦发生退化。实验中器件以周期开关（Ts=10 μs, tON=2 μs）运行长达1000秒，并长期监测VTH与RON时变行为。结合数值仿真分析，结果显示HS与LS器件参数退化趋势一致，但HS退化更显著，归因于背栅效应。不同衬底温度测试获得约0.7 eV的激活能，表明C相关...
解读: 该p-GaN HEMT动态特性研究对阳光电源功率器件应用具有重要价值。研究揭示的半桥电路中高边器件因背栅效应导致更严重的VTH和RON退化，直接关联ST储能变流器和SG逆变器的GaN器件可靠性设计。0.7eV激活能表明的C相关陷阱机制为阳光电源优化GaN模块热管理提供依据，可改进PowerTitan...