Hengyu Yu · Michael Jin · Jiashu Qian · Monikuntala Bhattacharya 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年6月

本文首次通过实验研究了最新商用 1.2 千伏碳化硅（SiC）平面栅、增强型对称沟槽和非对称沟槽结构金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）的体二极管可靠性。所提出的测试平台通过重复脉冲电流模式，可在合理的热限制内实现大电流测试。实验结果揭示了大面积 1.2 千伏商用 SiC MOSFET 存在双极退化风险。对退化现象和机制进行了表征与分析，包括由衬底产生的基面位错（BPD）导致的第一象限和第三象限特性退化，以及由制造工艺产生的 BPD 导致的第三象限膝点电压（$V_{\text{on}}$）...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于1.2kV SiC MOSFET体二极管可靠性的研究具有重要的战略意义。SiC功率器件是我们光伏逆变器和储能变流器的核心部件，其可靠性直接影响系统的长期稳定运行和全生命周期成本。 该研究揭示的双极退化风险对我们的产品设计具有重要警示作用。在实际应用中，逆变器和储能...

Yi Ding · Yalin Wang · Meng Chen · Lu Fan 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年3月

宽带隙半导体的应用给功率模块在高d<italic xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">V</i>/d<italic xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">t</i>方波电压和高温条件下的封装可靠性带来了挑战。灌封材...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于宽禁带半导体功率模块封装绝缘老化的研究具有重要的战略价值。随着公司在光伏逆变器和储能系统中大规模采用SiC、GaN等宽禁带器件以提升功率密度和转换效率，高dV/dt应力下的局部放电问题已成为制约产品可靠性的关键瓶颈。 该研究揭示的局部放电演化规律对阳光电源的产品设...

Xiang Zheng · Lijun Hang · Sai Tang · Yandong Chen 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年2月

与传统的硅（Si）器件相比，碳化硅（SiC）器件能够以更快的开关速度运行。因此，在汽车行业中，碳化硅作为硅器件的替代品更受欢迎。然而，开关速度的提高不可避免地会导致更高的 $dv/dt$，从而引发更严重的串扰问题。本文提出了一种具有可调负电压和米勒钳位电路的新型栅极驱动器。首先，采用由低成本无源元件组成的电平转换电路来产生可调负电压。其次，提出了一种包含两个 n 沟道 MOSFET 的无源触发米勒钳位电路，为串扰电流 $i_{gd}$ 提供低阻抗路径。这部分电路具有成本低、实现和设计复杂度低的优...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项针对SiC MOSFET的新型电平位移驱动技术具有重要的战略价值。当前，我们在光伏逆变器和储能系统中正加速推进碳化硅器件的应用，以提升系统功率密度和转换效率。然而，SiC器件高速开关特性带来的dv/dt问题和串扰现象，一直是制约其性能充分发挥的关键瓶颈。 该技术的核心...

作者未知 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年1月

在各种应用中，需要碳化硅（SiC）金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）在第一和第三象限工作时具有并联浪涌电流能力。在第三象限工作期间，并联SiC MOSFET中的浪涌电流分布需要进一步研究。因此，本文建立了浪涌电流范围内不同栅极偏置下SiC MOSFET的源 - 漏电阻模型，揭示了浪涌电流条件下MOS沟道路径和体二极管路径之间的电流“竞争机制”。然后研究了器件参数差异对并联SiC MOSFET中浪涌电流分布的影响。研究发现，体二极管参数的差异在不同栅极偏置下对浪涌电流分布有显著影响，而M...

解读: 从阳光电源光伏逆变器和储能系统的核心应用场景来看，这项关于并联SiC MOSFET第三象限浪涌电流分布的研究具有重要的工程价值。在我们的大功率逆变器和双向储能变流器中，SiC MOSFET并联使用已成为提升功率密度和效率的关键技术路径，而第三象限运行（反向导通）正是这些设备在能量回馈、制动工况和电网...

作者未知 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年1月

具有高脉冲重复频率（PRF）和窄脉冲宽度的高压纳秒脉冲在高功率应用中得到了广泛应用。基于雪崩双极结型晶体管（ABJT）的M×N级马克思发生器电路（MBC）兼具结构简单和输出幅度高的优点，使其成为满足上述需求的有效脉冲发生器。然而，由于第一级ABJT的可靠性较差，传统M×N级MBC的脉冲重复频率未能得到有效提高。在这项工作中，通过仿真和实验分析并解释了由缓慢电压斜坡触发的第一级ABJT的易损特性。在此基础上，提出了一种带有触发加速电路（TAC）的改进型4×12级MBC。通过提高TAC产生的电压斜坡...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于雪崩晶体管的高频纳秒脉冲Marx发生器技术具有显著的潜在应用价值，特别是在功率电子器件测试、电磁兼容性验证以及先进电力电子系统开发等领域。 该技术实现了5.1 kV输出幅值、200 kHz重复频率和纳秒级脉冲宽度的突破，这对阳光电源在光伏逆变器和储能变流器的关键器...

作者未知 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年1月

本文提出了一种单输入、双输出数字栅极驱动器（DGD）集成电路，以解决两个并联碳化硅（SiC）金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET）中器件特性变化问题以及印刷电路板（PCB）上寄生电感变化问题。本文在全球范围内首次实现了以下所有目标：1）在栅极驱动器集成电路上完全集成两个传感器输出处理电路、两个数字栅极驱动器以及检测和均衡两个并联碳化硅 MOSFET 漏极电流变化所需的控制器；2）在闭环中均衡每个 MOSFET 漏极电流的直流和浪涌分量；3）在总共四种条件下进行漏极电流均衡的演示...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项单输入双输出数字栅极驱动IC技术具有重要的战略价值。在我们的大功率光伏逆变器和储能变流器产品中，SiC MOSFET并联应用已成为提升功率密度和效率的关键技术路径。当前业界面临的核心挑战正是该论文所针对的问题：器件特性差异和PCB寄生参数不一致导致的电流不均衡，这直接影...

作者未知 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年1月

状态监测技术可通过实时监测设备的退化过程并实施预测性维护，显著提高系统可靠性。截至目前，导通状态电压是碳化硅（SiC）金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET）最实用的健康监测指标，而其在线提取技术是当前研究面临的一项挑战。现有的变流器级导通状态电压测量电路无法在较宽的温度范围内很好地保持低误差，且无法单独测量每个半导体的导通状态电压。为解决这些局限性，本文提出了一种具有定位功能的宽温度范围、高精度变流器级碳化硅 MOSFET 导通状态电压测量方法。首先，阐述了该方法在单相逆变器中...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项针对SiC MOSFET的导通压降在线监测技术具有重要的战略价值。作为核心功率器件，SiC MOSFET在我们的光伏逆变器和储能变流器中大量应用，其健康状态直接影响系统可靠性和运维成本。 该技术的核心创新在于实现了宽温域（25-100°C）下的高精度测量（误差≈0.0...

Weili Guo · Guochun Xiao · Laili Wang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年11月

摘要：近年来，引线键合型功率模块是应用最为广泛的功率半导体模块封装形式之一，而键合线是这类模块中最薄弱的环节之一。在功率循环和温度波动的长期作用下，应力和应变会使键合线容易出现裂纹，最终导致断裂或脱焊，从而影响功率模块的可靠性。因此，监测功率模块的健康状态至关重要。本文提出了一种利用单轴磁场传感器实时监测键合线脱焊的方法。文章首先对功率模块键合线附近的磁场进行了分析，指出键合线脱焊时磁场会发生变化。其次，采用有限元方法对磁场进行仿真，确定了键合线脱焊时磁场变化率最大的区域，并将磁场传感器放置在该...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于磁场测量的功率模块键合线脱落在线监测技术具有重要的应用价值。功率半导体模块是光伏逆变器和储能变流器的核心器件，其可靠性直接影响系统的长期稳定运行。键合线作为模块内部最薄弱的环节，在功率循环和温度波动下容易发生疲劳失效，这是导致逆变器现场故障的主要原因之一。 该技术...

Huiqing Wen · Xiaoyu Li · Fei Zhang · Zifeng Qu 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年10月

考虑到成本较高、结温较高以及结温变化范围更广等因素，用碳化硅（SiC）器件完全取代硅器件仍面临诸多可靠性挑战。因此，近年来，SiC 器件的结温提取显得尤为重要。此外，鉴于最新出现的 SiC 器件结温提取方法，对这些方法进行全面综述，包括对其进行科学分类和系统评估至关重要。本文旨在填补这一空白。首先，将对 SiC 器件的结温提取方法进行分类，包括物理接触法、光学方法、电阻 - 电容热网络法和温度敏感电参数（TSEP）法。然后，从测量精度、适用性、成本、在线实现以及功率集成发展等不同角度，对 SiC...

解读: 碳化硅（SiC）功率器件的结温提取技术对阳光电源的核心业务具有重要战略意义。在光伏逆变器和储能变流器产品中，SiC器件凭借其高效率、高功率密度的优势正逐步替代传统硅基器件，但其更高的结温工作环境和成本压力也带来了可靠性管理的挑战。精准的结温监测技术是保障产品长期稳定运行、延长使用寿命的关键。 该综...

Che-Wei Chang · Matthias Spieler · Ayman M. EL-Refaie · Renato Amorim Torres 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年10月

将碳化硅（SiC）金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）并联是提高电流处理能力的一种经济有效的解决方案。此外，采用开尔文源极配置已被证明有助于改善开关性能。然而，并联器件之间的动态电流不平衡会带来重大风险，包括损耗不均、结温不一致，在极端情况下还会出现热失控，最终导致器件失效。本文首先推导了动态电流共享的时域数学模型，该过程可用等效电路模型描述。随后，进行了全面的参数研究，以探究寄生元件对动态电流共享的影响，并给出了实际的布局建议。利用电流共享机制，将差模电感（DMC）集成到栅极驱动器中以...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项SiC MOSFET并联均流技术具有显著的应用价值。在光伏逆变器和储能变流器等核心产品中，大功率应用场景普遍采用SiC器件并联方案以提升电流处理能力，这项技术直接切中了我们产品设计的痛点。 该论文提出的差模扼流圈（DMC）门极驱动方案，通过被动元件实现动态电流均衡，无...

Luhong Xie · Erping Deng · Dianjie Gu · Weijie Wang 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年9月

功率模块剩余使用寿命（RUL）预测对于实施热管理和设计有效维护方案具有重要意义。由于裂纹是功率模块老化的根本失效机制，无论是键合线失效还是焊层退化，本文首先描述了裂纹扩展过程并得出了通用的裂纹扩展规律。然后，基于一个简单的焊层模型，将该通用裂纹扩展规律拓展至老化特征参数的通用增长模式。利用新老功率模块的功率循环测试结果验证了该通用增长模式的准确性后，基于老化特征参数的通用增长模式提出了一种新的剩余使用寿命预测方法。最后，在易封装（EasyPACK）模块上应用了所提出的剩余使用寿命预测方法，预测寿...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于老化特征参数的功率模块剩余寿命预测技术具有重要的战略价值。功率模块是光伏逆变器和储能变流器的核心部件，其可靠性直接影响系统的长期稳定运行和全生命周期成本。 该研究通过揭示裂纹扩展这一根本失效机理，建立了从键合线失效到焊料层退化的统一老化规律模型，这为我们的产品设计...