Sahil Sharmaa · Kumaran Selva · Carlos A.Favelaa · Bo Yua 等5人 · Solid-State Electronics · 2025年1月 · Vol.230

摘要 利用太阳能发电在减少温室气体（GHG）引起的碳足迹方面具有巨大潜力。尽管光伏（PV）技术已在主流地面应用中得到广泛采用，但在汽车行业实现光伏供电车辆的应用仍然十分有限。现有的光伏供电车辆使用的是低效率的太阳能电池，导致每日行驶里程被限制在20英里左右。在本研究中，我们提出采用高效率III-V族太阳能电池的聚光光伏（CPV）器件，以应用于汽车领域，从而实现更长的续航里程。我们开发了低成本且柔性的金属带基III-V族光伏器件，并将其与耐用、柔性的PDMS微透镜集成，用于实现光能聚集。集成后的器...

解读: 该III-V族柔性聚光光伏技术为阳光电源车载光伏充电系统提供创新方向。其9倍光电流提升和115英里/天续航潜力,可与我司车载OBC充电机、充电桩产品协同,构建车-桩-储一体化解决方案。柔性PDMS微透镜阵列的入射角优化研究,对SG系列逆变器的MPPT算法改进具有参考价值,可提升曲面安装场景的发电效率...

Jui-Sheng Wua · Chen-Hsi Tsaib · You-Chen Wenga · Edward Yi Chang · Solid-State Electronics · 2025年1月 · Vol.230

摘要 超薄势垒AlGaN/GaN HEMT提供了一种无需栅极刻蚀的解决方案，但存在较高的导通电阻和电流退化问题。在本研究中，制备了具有1 nm GaN盖层和5 nm Al0.22Ga0.78N势垒的超薄势垒AlGaN/GaN异质结构，并在其上沉积了四种不同厚度（50、60、150和220 nm）的LPCVD SiN钝化层，以解决薄势垒结构相关的载流子浓度低的问题。其中，采用220 nm LPCVD-SiN钝化的器件实现了高达907 mA/mm的最大漏极电流（ID,max）和最低的8.9 Ω·mm...

解读: 该超薄势垒GaN HEMT技术对阳光电源功率器件应用具有重要价值。通过LPCVD SiN钝化优化,器件实现907mA/mm高电流密度和8.9Ω·mm超低导通电阻,可直接应用于ST系列PCS和SG逆变器的GaN功率模块设计。超薄势垒结构免栅槽刻蚀的特性可简化工艺、提升可靠性,特别适合三电平拓扑中的高频...

Qian Bo-Ha · Sun Jiu-Xu · Wei Chan · Li Yang 等6人 · Solid-State Electronics · 2025年1月 · Vol.229

摘要 通过利用泊松方程，有机场效应晶体管（OFET）的基本电流-电压（I–V）公式被重新表述为迁移率函数的双重积分形式。该重构后的I–V公式克服了原始I–V公式中被积函数发散的问题，不仅便于进一步的解析推导，也适用于数值计算。本文提出了一种针对任意幂次的解析二项式展开方法，用于基于Vissenberg-Matters（VM）迁移率模型的OFET模型的解析推导，能够包含由完整的VM模型推导出的所有项。对由四种不同材料制成的六个OFET器件进行的数值计算表明，对于完整模型而言，理论I–V曲线与实验数...

解读: 该有机场效应晶体管解析模型研究对阳光电源功率器件技术具有方法论借鉴价值。文中提出的双重积分重构I-V公式及二项式展开解析方法,可应用于SiC/GaN器件建模优化,提升三电平拓扑中功率开关特性仿真精度。完整模型考虑所有项的思路,对ST储能变流器和SG逆变器中新型半导体器件参数提取、损耗计算及热管理设计...

J.F.Solís-Vivanco · Ma.C.Arenas-Arrocen · F.De Moure-Flores · A.Velasco-Hernández 等7人 · Solid-State Electronics · 2025年1月 · Vol.229

摘要 循环伏安法是一种强大的电化学工具，可用于获取聚合物中的电学性质，如能量能级。本文采用该方法通过引入不同含量的GeS2纳米粒子来估算给体与受体聚合物P3HT和PC61BM的HOMO和LUMO能级，并进一步估算其他相关参数，包括Eg、ΔLUMO以及理论开路电压Voc。所获得的数据与P3HT:PC61BM:GeS2倒置型有机太阳能电池的实验结果进行了对比，以确定GeS2对能级结构及报道的太阳能转换效率的影响。在未添加纳米粒子的聚合物样品中，P3HT和PC61BM的Eg值分别为1.88 eV和2....

解读: 该循环伏安法能量级评估技术对阳光电源光伏逆变器系统具有重要参考价值。研究揭示GeS2纳米颗粒可优化有机太阳能电池能级匹配,将带隙从1.88eV调控至1.47eV,效率提升至2.18%。这为SG系列逆变器的MPPT算法优化提供新思路:通过精准识别组件能级特性,可动态调整工作点追踪策略。同时,能级调控技...

Tabrez Qureshi · Khursheed Ahmad Sheikh · Mohammad Mohsin Khan · Harveer Singh Pali 等5人 · Solid-State Electronics · 2025年1月 · Vol.227

摘要：热电发电机利用人体热量为可穿戴电子设备供电，在开发用于健康与环境监测的自维持可穿戴系统中具有关键作用。本研究聚焦于在确保用户舒适性的前提下，优化由体热驱动的可穿戴热电发电机的输出功率，重点在于减少热量损失、维持热电材料两端显著的温差，并设计紧凑型发电机。研究考察了在手腕、上臂和胸部等多个身体部位配备温度调控热表面的情况，并在跑步和步行等活动过程中记录了发电功率。结果表明，在夏季条件下，配备散热片银质导热片和硅胶绝缘材料的上臂热电发电机发电效果最佳，峰值电压达到71.2毫伏。此外，本研究还评...

解读: 该热电发电技术对阳光电源储能及充电桩产品具有启发价值。研究中温差管理、热损优化和功率提取策略可借鉴至ST系列PCS的热管理系统,通过优化散热器布局和绝缘设计提升功率器件效率。上臂位置最优发电的空间布局思路,可应用于充电桩和PowerTitan储能柜的温度传感器优化配置,实现精准热点监测。该微功率采集...

Chia-Lung Hung · Yi-Kai Hsiao · Jing-Neng Yao · Hao-Chung Kuo · Solid-State Electronics · 2025年1月 · Vol.226

摘要 由于具有更高的击穿电场和热导率，碳化硅（SiC）功率器件适用于高电压和高温应用。近年来，许多SiC肖特基势垒二极管（SBD）和垂直双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管（VDMOSFET）已实现商业化生产。与硅基绝缘栅双极型晶体管（Si-IGBT）相比，SiC VDMOSFET固有的体二极管也可用作电感开关电源电路中的续流二极管，从而无需额外封装的二极管，这有助于降低成本并减小整体封装尺寸。然而，当作为续流二极管使用时，SiC VDMOSFET体二极管的双极载流子导通特性和少数载流子注入机制会...

解读: 该JBSFET技术对阳光电源具有重要应用价值。通过将JBS二极管与VDMOSFET单片集成,实现了5.2mΩ-cm²低导通电阻和快速反向恢复特性,可直接应用于ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的三电平拓扑中,省去外置续流二极管,降低封装成本和体积。其1700V耐压等级和优异温度特性,特别适合电动...

Xiangdong Xu · Zhongzhong Luo · Huabin Sun · Yong Xu 等6人 · Solid-State Electronics · 2025年1月 · Vol.225

摘要 在以数据为中心的计算时代，数据量预计将呈指数级增长。传统计算机中存储单元与处理单元的物理分离导致在数据计算和存储过程中存在大量不必要的能量损耗和时间延迟。基于铁电材料的器件具有数据存储与计算一体化的优势。然而，由于传统铁电材料（如钙钛矿类材料）与互补金属氧化物半导体（CMOS）技术不兼容且可扩展性较差，限制了其在先进计算领域的研究进展。近年来，对基于铪（Hf）的铁电材料的研究与创新重新激发了该领域的兴趣。铪基铁电材料固有的CMOS兼容性、高矫顽场强（Ec）以及高能带间隙使其器件非常适合用于...

解读: 铪基铁电材料的CMOS兼容性、高能隙和多态存储特性,为阳光电源储能系统PCS控制器和iSolarCloud平台的边缘计算单元提供了创新方向。其负电容效应可优化SiC/GaN功率器件的栅极驱动电路,降低开关损耗;神经形态计算能力可增强ST系列储能变流器的实时负荷预测和VSG自适应控制算法;非易失性存储...

Noureddine Benay · Mohammed Madani Taouti · Khalid Bougnin · Bahri Deghfel 等5人 · Solid-State Electronics · 2025年1月 · Vol.225

摘要 本研究探讨了将金纳米颗粒（Au NPs）掺入有机太阳能电池（OSCs）中聚（3-己基噻吩）（P3HT）与[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯（PCBM）活性层的影响。采用GPVDM仿真软件分析了常规和倒置器件结构下的功率转换效率（PCE）及其他光伏特性，包括开路电压（Voc）、短路电流密度（Jsc）和填充因子（FF）。在活性层中添加5%浓度的Au NPs后，器件性能显著提升，在特定缓冲层结构下最大PCE达到6.46%，而未添加Au NPs的器件PCE为4.65%。同时研究了不同空穴阻挡层（H...

解读: 该有机太阳能电池效率提升研究对阳光电源光伏系统具有前瞻参考价值。金纳米颗粒掺杂使PCE从4.65%提升至6.46%的技术路径,可启发SG系列逆变器在新型光伏组件适配方面的MPPT算法优化。虽然当前有机电池效率仍低于晶硅组件,但其柔性、轻量化特性适合BIPV场景,可为iSolarCloud平台拓展分布...

Henry Thomas · A. Ashok Kumar · Shaik Kaleemull · V. Rajagopal Reddy · Solid-State Electronics · 2025年1月 · Vol.225

通过在不同衬底温度（室温（RT）、TS = 150 °C 和 250 °C）下沉积V2O5薄膜，制备了V2O5/n-Ge异质结，并研究了其电学与光伏特性。对V2O5薄膜的光学性质进行了分析，结果表明直接允许跃迁为最主要的跃迁方式。红外光谱测量显示V2O5薄膜中存在振动吸收带，证实了V=O和V–O–V化学键的存在。随着衬底温度升高，这些吸收带发生位移，表明化学键长发生变化，这可能是由于V2O5薄膜中应变效应所致。同时对V2O5/n-Ge异质结进行了X射线衍射分析，结果显示V2O5(RT)/n-Ge...

解读: 该V2O5/n-Ge异质结研究揭示了衬底温度对光伏器件性能的关键影响,对阳光电源SG系列光伏逆变器的MPPT优化及功率器件开发具有参考价值。研究中150°C衬底温度实现最佳光响应灵敏度,为我司SiC/GaN功率器件的制造工艺温度控制提供理论依据。异质结陷阱电荷限制电流机制的分析,可应用于ST系列储能...

Toshiyuki Oishi · Ken Kudar · Yutaro Yamaguchi · Shintaro Shinjo 等7人 · Solid-State Electronics · 2025年1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...

A.Asher · Solid-State Electronics · 2025年1月 · Vol.230

摘要 Ag/Al/SiO2/Si/Ag金属-绝缘体-半导体（MIS）结构展现出显著的介电与电学特性，使其成为下一代电子器件应用的有力候选者。本研究通过阻抗谱、介电分析以及宽频范围（1 kHz–20 MHz）、温度范围（80–400 K）和电压范围（±5 V）内的交流电导率测量，系统地探究了该双金属MIS结构的巨介电常数、缺陷介导的导电行为及弛豫动力学。关键结果表明，Ag/Al电极构型诱导出独特的界面极化效应，从而产生超高的介电常数（低频下ε′ > 10³）和低损耗正切值（tanδ < 0.1），...

解读: 该MIS结构的超高介电常数和低损耗特性对阳光电源储能系统具有重要价值。其巨介电常数(ε'>10³)和低损耗角(tanδ<0.1)可优化ST系列PCS的直流母线电容和EMI滤波器设计,提升功率密度。缺陷工程调控的导电机制为SiC/GaN功率器件的栅极介质优化提供思路。RRAM的低压切换特性(<3V)可...

R.Goya · A.Crespo-Yepe · M.Port · R.Rodrigue 等5人 · Solid-State Electronics · 2025年1月 · Vol.230

介电击穿（Dielectric Breakdown）与栅介质的渐进性老化相关，一直是CMOS器件中最严重的失效机制之一。随着器件尺寸的不断缩小，新的器件结构和/或材料被引入，因此有必要在这些新结构中从器件乃至电路层面评估击穿（BD）的影响。本文采用被测器件所消耗的能量和功率作为关键参数，对采用高k栅介质的大规模缩放FDSOI纳米线晶体管中的介电击穿及击穿后行为进行了表征。实验结果表明，在传统介电击穿之外，器件完整性还出现了新的有害效应。

解读: 该FDSOI纳米线FET介质击穿研究对阳光电源功率器件可靠性设计具有重要参考价值。研究揭示的击穿后功率耗散机制可应用于ST系列PCS和SG逆变器中SiC/GaN器件的热管理优化,通过能量耗散监测实现器件退化预警。该机理可集成至iSolarCloud平台的预测性维护算法,提升储能系统PowerTita...

Hyo-Joung Kima · Walid Amira · Surajit Chakraborty · Ju-Won Shina 等7人 · Solid-State Electronics · 2025年1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...

Hao-En Cheng · Ching-Lin Wua · Chun-Yu Linb · Solid-State Electronics · 2025年1月 · Vol.229

本文提出并基于0.18 μm、1.8 V CMOS工艺实现了一种用于负电压电源引脚的新型电源轨静电放电（ESD）钳位电路。该电路仅采用1.8 V nMOS和pMOS器件，实现了高达3倍电源电压（3×VDD，即5.4 V）的电压耐受能力，优于大多数现有设计所达到的2×VDD耐压水平。此外，该电路表现出超过8 kV的人体模型（HBM）抗静电能力，并在室温下展现出极低的漏电流，约为0.7 nA，因此非常适用于生物医学电路、混合电压应用以及电源管理系统中的负电压环境。

解读: 该3xVDD容差ESD保护电路技术对阳光电源储能系统(ST系列PCS、PowerTitan)及充电桩产品具有重要应用价值。其负电压接口保护能力可优化混合电压拓扑设计,8kV HBM防护等级满足工业级可靠性要求,0.7nA超低漏电流特性有助于降低储能系统待机损耗。该技术可应用于三电平拓扑的功率器件保护...

Hong Zhang · Chao Penga · Teng Maa · Zhan-Gang Zhang 等7人 · Solid-State Electronics · 2025年1月 · Vol.229

采用205 MeV的Ge离子和283 MeV的I离子辐照实验与模拟方法，分析了碳化硅（SiC）二极管的单粒子漏电电流（SELC）及单粒子烧毁（SEB）机制。在两种选定重离子辐照条件下，伴随SEB现象的发生，产生了安培量级的脉冲电流。微观分析发现，SEB损伤区域覆盖阳极金属、外延层和衬底，导致器件正向和反向电学特性的破坏。当器件在200 V和300 V反向偏压下经受205 MeV Ge离子、注量为5 × 10^6 n·cm^−2的辐照后，其击穿电压分别退化了70%和82%。SELC器件的阳极接触处...

解读: 该SiC二极管重离子辐照失效机理研究对阳光电源功率器件可靠性设计具有重要参考价值。研究揭示的单粒子烧毁(SEB)机制和阳极接触失效模式,可指导ST系列储能变流器、SG光伏逆变器及电动汽车驱动系统中SiC器件的热管理优化和抗辐照加固设计。特别是阳极金属-外延层界面的温度应力分析,可用于改进三电平拓扑中...

Dongbin Kima · Jongsu Baeka · Yoonho Choia · Junghun Kimb 等6人 · Solid-State Electronics · 2025年1月 · Vol.229

摘要：在本研究中，我们展示了一种通过自对准氮（SA-N2）等离子体处理NiO/β-Ga2O3异质结二极管实现的新型掺杂工艺。经SA-N2等离子体处理后的异质结二极管，其击穿电压从1080 V提高至1731 V，同时保持了超过10^11的高开关电流比（ION/IOFF），并实现了降低的比导通电阻（Ron,sp）。研究发现，SA-N2等离子体处理在阳极周围的β-Ga2O3中形成一个具有电阻特性的区域，起到浅层保护环的作用。此外，确认了掺杂的氮在NiO中充当浅受主，而在β-Ga2O3中则充当深能级受主...

解读: 该NiO/β-Ga2O3异质结氮掺杂技术对阳光电源功率器件研发具有重要参考价值。其通过等离子体处理实现耐压提升60%至1731V,同时降低导通电阻,与阳光电源ST系列储能变流器及SG光伏逆变器中的宽禁带器件应用方向高度契合。该自对准掺杂工艺可为公司下一代SiC/GaN器件的边缘终端优化提供新思路,有...

Jinyi Wang · Yian Yin · Qiao Sun · Chunxiao Zhao 等9人 · Solid-State Electronics · 2025年1月 · Vol.229

摘要 全氮化镓（All-GaN）级联器件已被证明比独立的增强型（E-mode）器件具有更高的开关速度。然而，在器件的开关过程中，其击穿电压会显著下降，这将大大降低器件的可靠性，尤其是在存在电压过冲的情况下。本文提出了一种集成平面平行电容器结构的全氮化镓级联结构，并将开关过程中的击穿电压定义为动态击穿电压。测试结果表明，与传统结构相比，该结构的动态击穿电压从497 V提高到639 V。此外，搭建了双脉冲测试电路，用于在不同条件下测试全氮化镓级联器件的开关性能，结果证明，全氮化镓级联器件的串联结构能...

解读: 该全氮化镓级联器件技术对阳光电源功率变换系统具有重要价值。集成平面电容结构将动态击穿电压提升至639V，可显著提升ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器在高频开关工况下的可靠性。其高速开关特性与阳光电源三电平拓扑技术协同，可优化1500V系统的开关损耗和EMI性能。该技术在充电桩OBC和电机驱动等高...

Sourabh Panwar · Kummari Kesav · Shobhit Srivastav · Shashidhara Mac 等6人 · Solid-State Electronics · 2025年1月 · Vol.229

摘要 本文针对基于n型III-V族材料（InGaAs、InP、GaAsSb）的线型隧穿场效应晶体管（L-TFET），对其外延层掺杂浓度、厚度（N_epi、T_epi）以及栅极重叠长度（L_ov）等参数进行了优化。采用III-V族材料的L-TFET能够实现高开启电流、陡峭的亚阈值斜率以及更低的功耗。这种器件性能的提升主要归因于III-V族材料较小的带隙特性。优化后的L_ov、N_epi和T<sub>...

解读: 该III-V族隧道场效应晶体管技术对阳光电源功率器件研发具有前瞻价值。其超陡亚阈值摆幅和高开关电流比特性可启发ST系列PCS和SG逆变器中的低功耗开关器件设计。异质结优化方法论可应用于SiC/GaN器件的栅极重叠长度和外延层参数调优,降低开关损耗。逆变器电路层级的器件-电路协同优化思路,对三电平拓扑...

Flavio Enrico Bergamaschi · Jefferson Almeida Matos · Jaime Calçade Rodrigues · Giovanni Almeida Matos 等9人 · Solid-State Electronics · 2025年1月 · Vol.229

摘要 本文采用栅极电阻测温技术，对体硅绝缘层（SOI）纳米线MOSFET在300 K至4.2 K环境温度范围内的自加热效应进行了实验评估。提取了器件沟道区域的温度升高值，并获得了微分热阻，将其作为器件温度的函数进行绘图分析。尽管单根纳米线耗散的功率较低，但随着工作温度的降低，沟道区域的温升从室温下的约6 K增加至低温下的53 K。与宽沟道器件相比，纳米线器件的热阻显著更低；然而，这两类晶体管在极低器件温度下均表现出微分热阻的急剧上升。

解读: 该SOI纳米线MOSFET自热效应研究对阳光电源SiC功率器件应用具有重要参考价值。研究揭示低温环境下热阻急剧增加现象,这对ST系列储能变流器和SG逆变器在高海拔、极寒地区部署至关重要。纳米线结构展现的更低热阻特性,可指导PowerTitan系统中SiC器件的散热设计优化,特别是三电平拓扑中开关器件...

Xin Huang · Yintong Zhang · Zhaozhao Xu · Ziquan Fang 等6人 · Solid-State Electronics · 2025年1月 · Vol.228

摘要 金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）器件的持续微缩加剧了短沟道效应（SCEs），例如热载流子注入（HCI）和阈值电压滚降，从而损害了器件的电学性能。尽管轻掺杂漏（LDD）工艺在现代CMOS制造中被广泛采用，但传统方法在先进工艺节点下难以维持良好的性能表现。本研究提出了一种新颖的高能量LDD技术，能够在不引入额外制造复杂性的前提下克服上述限制。通过严格的TCAD仿真验证，所提出的工艺展现出增强的器件稳定性以及改善的电学特性，包括更低的击穿电压波动、更优的阈值电压控制能力，以及更高的开...

解读: 该高压CMOS器件技术对阳光电源功率半导体应用具有重要参考价值。先进的LDD工艺可提升SiC/GaN驱动芯片的耐压特性和开关性能,直接优化ST系列PCS和SG系列逆变器中的功率器件可靠性。改进的短沟道效应控制技术可降低三电平拓扑中IGBT驱动电路的热载流子注入风险,提升1500V高压系统长期稳定性。...