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p-GaN栅极HEMTs的同步光电驱动
SPED）方案演示
Haochen Zhang · Zheng Wu · Longge Deng · Tao Chen 等5人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年6月
我们展示了一种适用于具有半透明栅电极的常关型 p - GaN 栅高电子迁移率晶体管（HEMT）的同步光子 - 电子驱动（SPED）方案。通过一个与器件栅极端子同步驱动的紫外发光二极管，该 HEMT 的传导电流可以同时通过光子和电子方式实现导通/关断，充分利用了两种驱动方案的优势并克服了它们的缺点。在导通状态下，由于光电增强导电性，与仅采用电子驱动方案相比，在获得相同导通电流时，栅极过驱动电压可降低约 3 V，同时实现相同的导通电阻。在关断状态下，SPED 方案中的电子栅极可以迅速从栅极堆叠中移除...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项同步光电驱动（SPED）技术针对p-GaN栅极HEMT器件的创新方案具有重要的战略意义。在光伏逆变器和储能变流器等核心产品中，功率半导体器件的性能直接决定了系统的效率、可靠性和功率密度。 该技术的核心价值在于通过紫外LED与电子栅极的协同驱动，实现了两个关键突破：首先...
基于分布式气隙与高热导率平面磁元件的3D氮化镓PoL转换器
A 3-D GaN-Based PoL Converters Based on the Planar Magnetic Component With Distributed Air Gap and High Thermal Conductivity
Longyang Yu · Wei Mu · Shenglei Zhao · Xiufeng Song 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年10月
新兴的氮化镓器件具有更小的体积和更低的开关损耗，适用于点负载（PoL）转换器。然而，高频铁氧体材料的磁芯损耗密度已接近瓶颈，难以进一步减小磁芯截面积，导致平面电感成为多数PoL转换器中高度最高的元件。本文提出一种基于合金粉末磁芯集成磁元件的3D GaN PoL转换器，该磁元件具有分布式气隙、更低的磁芯损耗和更高的热导率，显著提升转换器的效率与散热性能。文章详细分析了磁元件的寄生参数、磁设计及热特性，并搭建了90 W、12–1.8 V的四相PoL转换器样机，对比采用铁氧体与合金磁芯的性能。实验结果...
解读: 该3D GaN PoL转换器技术对阳光电源多条产品线具有重要应用价值。在ST储能变流器中，分布式气隙平面磁元件可显著降低DC-DC变换级的体积与损耗，提升功率密度；合金粉末磁芯的高热导率特性可改善散热设计，延长系统寿命。在SG光伏逆变器的Boost升压电路中，该磁元件技术可减小电感体积，配合GaN器...
III族氮化物中点缺陷扩散：GaN/InGaN量子阱结构热退化和非辐射复合的关键机制
Point defect diffusion in III-nitrides: A key mechanism for thermal degradation and non-radiative recombination in GaInN/GaN quantum well structures
Ajmal Khan · Van De Walle · Cambridge University Press · Den Baars 等5人 · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.126
基于III族氮化物的光电器件在高温下表现出多种形式的热退化现象，但其机理尚不明确。本文研究了不同发光波长的GaN/InGaN单量子阱结构中的非辐射载流子寿命及其与生长条件的关系。结果表明，随着缓冲层和包覆层生长温度的降低，非辐射寿命呈指数增长。研究表明，点缺陷扩散导致的非辐射复合是III族氮化物生长过程中普遍存在的机制，并可能是量子阱上方外延层（如p型层）生长及退火后热退化的主要原因。通过有效调控点缺陷扩散可提升器件性能与可靠性。
解读: 该研究揭示的GaN器件点缺陷扩散机制对阳光电源功率器件应用具有重要指导意义。在ST储能变流器和SG光伏逆变器中，GaN功率器件需承受高频开关和温度循环应力，点缺陷扩散导致的热退化直接影响器件长期可靠性。研究提出的通过降低外延层生长温度抑制缺陷扩散的方法，可指导阳光电源在GaN模块选型时关注外延工艺参...
知识集成GAN模型用于光伏并网分析中的全年天气随机时间序列模拟
Knowledge-Integrated GAN Model for Stochastic Time-Series Simulation of Year-Round Weather for Photovoltaic Integration Analysis
Xueqian Fu · Fuhao Chang · Hongbin Sun · Pei Zhang 等5人 · IEEE Transactions on Power Systems · 2025年4月
对于高比例光伏发电的电力系统随机生产模拟而言，气象模拟已变得至关重要。生成式人工智能已成为气象序列随机模拟的核心技术。鉴于生成式人工智能技术在内容生成方面的不可控性，本研究提出了一种由数据与知识融合驱动的年度气象场景随机模拟新方法。融合工作包括构建月度气象生成对抗网络（MWGAN）、一种基于统计概率知识的生成场景质量提升方法，以及一套用于评估生成气象场景的统计机器学习方法。利用中国广东某地48年的气象数据，对所提出的年度气象场景随机模拟方法进行了验证。通过将所提出的模型与五种前沿的生成对抗网络（...
解读: 该知识集成GAN模型对阳光电源光伏储能系统具有重要应用价值。在SG系列光伏逆变器产品线，可用于优化MPPT算法的预测性控制，通过高保真气象序列模拟提升发电功率预测精度；在ST系列储能变流器及PowerTitan大型储能系统中，全年逐时天气随机模拟可支持储能容量优化配置与充放电策略制定，提升系统经济性...
一种基于SiC衬底、采用钨栅的高性能p沟道GaN MESFET，在525 K下工作并具有高ION/IOFF比
A Performance-Enhanced p-Channel GaN MESFET With Tungsten Gate and High ION/ IOFF Ratio on SiC Substrate Operational at 525 K
Huake Su · Tao Zhang · Shengrui Xu · Yachao Zhang 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年7月
在本文中，首次展示了一种基于碳化硅（SiC）衬底的常关型 p 沟道氮化镓（GaN）金属 - 半导体场效应晶体管（MESFET），其具有高的 <inline-formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"> <tex-math notation="LaTeX">${I}_{\text {ON}}$ </tex-math></inline-formula...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项p沟道GaN MESFET技术具有重要的战略参考价值。该技术实现了常关型p沟道器件，结合n沟道器件可构建互补型CMOS架构，这为我们在光伏逆变器和储能变流器中追求更高功率密度和效率提供了新的技术路径。 该器件在SiC衬底上实现了3.3×10⁷的超高开关比和83 mV/...
一种用于低温高温超导磁体电源的新型氮化镓T型三开关桥臂
A New GaN T-Type Three-Switch Bridge-Leg for Cryogenic HTS Magnet Power Supplies
Mücahid Akbas · Daifei Zhang · Elias Bürgisser · Johann W. Kolar 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年7月
用于为高温超导磁体供电的低温降压直流 - 直流转换器以约 1V 的低直流输入电压工作，并提供高输出/磁体电流。所提出的三开关 T 型（3STT）桥臂利用标准氮化镓（GaN）晶体管的（有限）反向阻断能力，实现与传统全桥（FB）拓扑相同的功能（双极输出电压）。有利的是，3STT 仅在负载电流路径中设置单个晶体管（而 FB 为两个），可将传导损耗至少降低 50%。一个工作在 77K（浸没在液氮中）的 25A 3STT 相模块演示器的损耗测量结果验证了这一概念。
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项针对低温高温超导磁体电源的GaN T型三开关桥臂技术，虽然应用场景较为专业化，但其核心技术理念对我们在光伏逆变器和储能系统领域具有重要的借鉴价值。 该技术的核心创新在于利用GaN器件的反向阻断特性，将传统全桥拓扑的四开关结构简化为三开关T型结构，在保持双极性输出能力的...
通过兼容势垒层的选择性等离子体氧化实现含GaON背栅帽层的高性能GaN HEMT
High-performance GaN HEMTs with GaON under-gate cap layer via barrier-friendly selective plasma oxidation
作者未知 · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.126
肖特基栅太赫兹高电子迁移率晶体管在使用超薄势垒层时易受金属诱导隙态（MIGS）影响，导致栅极漏电和电子散射，劣化输运特性。虽然氧等离子体氧化InAlN势垒可缓解MIGS，但会引入缺陷与杂质散射，损害沟道性能。本研究利用GaN与InAlN之间热力学氧化选择性差异，选择性地将栅下GaN帽层转化为宽带隙氮氧化镓（GaON），同时保持InAlN势垒完整。该兼容势垒层方法在不牺牲沟道质量的前提下抑制MIGS，实现了接近理论极限的本征电子有效速度（veff,i = 2.2×10⁷ cm/s），并获得创纪录射...
解读: 该GaON背栅帽层GaN HEMT技术对阳光电源功率器件应用具有重要价值。240/530 GHz的fT/fmax性能和2.2×10⁷ cm/s的电子速度，可显著提升ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的开关频率至MHz级，降低磁性元件体积30%以上，提高功率密度。选择性等离子体氧化工艺保持势垒层完...
低温电力电子中单极功率半导体的热失控现象
The Thermal Runaway Phenomenon of Unipolar Power Semiconductors in Cryogenic Power Electronics
Julius Zettelmeier · Raffael Schwanninger · Martin März · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年4月
氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）和硅金属氧化物半导体场效应晶体管功率器件在低温环境下的传导损耗大幅降低。因此，目前航空研究领域对低温冷却技术展开了广泛研究。然而，这样的低温环境会引发一种此前基本未被关注但对安全至关重要的“热失控”现象，且随着冷却液温度的降低，该现象会愈发严重。这种效应的产生是因为芯片产生的损耗随温度升高而增加的速度，比芯片能够传导出去的热量增加的速度更快。与室温下的常见情况不同，随意增大温度波动幅度并不能实现更高的电流密度。相反，当达到某个临界点后，系统将进入热自...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这篇论文揭示的低温功率半导体热失控现象具有重要的前瞻性意义，但也提示了潜在的技术风险。 GaN HEMT等功率器件在低温环境下导通损耗显著降低，这与我们在光伏逆变器和储能变流器中追求的高效率目标高度契合。特别是在大功率集中式逆变器和MW级储能系统中，若能通过低温冷却技术将...
利用斜极场板调控GaN HEMT中的自加热效应
Modulating Self-Heating Effects in GaN HEMTs Using Slant Field Plate
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...
适度掺杂接触层对用于微波整流的AlGaN/GaN栅控阳极二极管击穿电压的影响
Impact of a Moderately Doped Contact Layer on Breakdown Voltage in AlGaN/GaN Gated-Anode Diodes for Microwave Rectification
作者未知 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年1月
我们制造了一种采用 AlGaN/GaN 高电子迁移率晶体管（HEMT）的栅控阳极二极管，用作 5.8 GHz 频段微波无线电力传输（WPT）系统中的整流装置。为了提高击穿电压并使器件能够处理高功率，我们提出了一种适度掺杂的接触层，并全面研究了其对器件性能的影响。我们证实，适度掺杂有助于耗尽，即使在栅极与接触间距较短的情况下也能实现高击穿电压。然而，也观察到了接触电阻增加以及随之而来的正向电流下降等不利影响。通过优化掺杂浓度，我们成功提高了击穿电压，同时抑制了电流下降，实现了 7.0 W/mm 的...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于AlGaN/GaN材料的栅极阳极二极管技术具有重要的战略参考价值。该研究针对5.8GHz微波无线电力传输系统开发的整流器件，通过优化掺杂浓度实现了7.0 W/mm的高功率密度，这一技术路径与我们在高效能量转换领域的核心需求高度契合。 从光伏逆变器和储能变流器的角度...
基于正向衬底偏压的氮化镓高电子迁移率晶体管中的载流子输运特性
Charge Transport in GaN High Electron Mobility Transistor With Positive Substrate Bias
Peng Huang · Matthew D. Smith · Michael J. Uren · Zequan Chen 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年6月
采用高达 +600 V 的正衬底偏压，对额定电压为 650 V 的氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）中的电荷输运进行了研究。正衬底偏压导致沟道电流减小，这归因于缓冲层中存储了负电荷，使得二维电子气（2DEG）沟道密度降低了超过 50%。通过在衬底偏压应力后测量恢复瞬态，研究了累积电荷的动力学特性，当衬底应力偏压 > +200 V 时，恢复时间超过 1000 秒。在正衬底偏压应力之后，立即施加短时间的负衬底偏压，可显著缩短恢复时间。本文给出了全面的解释，这需要详细了解外延层叠结构中各层...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于GaN HEMT器件在正衬底偏压下电荷传输特性的研究具有重要的工程应用价值。GaN功率器件凭借其高开关频率、低导通损耗和高功率密度特性，已成为我司光伏逆变器和储能变流器产品实现高效率、小型化的关键技术路径。 该研究揭示的正衬底偏压导致沟道电流下降、二维电子气密度降...
1200V E型p-GaN栅极HEMT的电荷平衡设计以提升击穿电压和动态稳定性
Charge Balance Design of 1200-V E-Mode p-GaN Gate HEMT Toward Enhanced Breakdown Voltage and Dynamic Stability
Junjie Yang · Jingjing Yu · Jiawei Cui · Sihang Liu 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年2月
本研究探究了蓝宝石衬底上1200 V增强型横向超结p-GaN栅高电子迁移率晶体管（SJ - HEMT）的电荷平衡设计。电荷平衡通过交替的p柱和n柱形成，其中p柱为减薄的p - GaN条带，n柱为二维电子气条带。通过调节p柱和n柱的宽度，研究了电荷平衡设计对SJ - HEMT静态和动态性能的影响。具有电荷平衡的SJ - HEMT的击穿电压（BV）达到2655 V，且击穿电压与栅漏间距（${L}_{\text {GD}}$）之比高达1.56 MV/cm。值得注意的是，SJ - HEMT能有效抑制俘获...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项1200V增强型p-GaN栅极HEMT的电荷平衡设计研究具有重要的战略价值。该技术通过创新的横向超结结构设计，在蓝宝石基底上实现了2655V的击穿电压和1.56 MV/cm的高BV/LGD比，这一性能突破对我们的光伏逆变器和储能变流器产品线具有直接应用意义。 当前阳光...
具有雪崩能力和10 A以上导通电流的1200 V全垂直硅基氮化镓p-i-n二极管
1200-V Fully Vertical GaN-on-Silicon p-i-n Diodes With Avalanche Capability and High On-State Current Above 10 A
Youssef Hamdaoui · Sondre Michler · Adrien Bidaud · Katir Ziouche 等5人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2024年11月
我们报道了击穿电压（BV）超过 1200 V 的全垂直氮化镓（GaN）-硅（Si）p-i-n 二极管。温度依赖性测量表明其具有雪崩击穿能力，这反映了高质量的加工工艺和外延生长。所制备的垂直 p-i-n 二极管的导通态特性显示，阳极直径较小时导通电阻为 0.48 mΩ·cm²，阳极直径较大（即 1 mm）时导通电阻为 1.7 mΩ·cm²。导通电阻的增加归因于散热问题。尽管如此，由于采用了优化工艺，包括作为边缘终端的深台面刻蚀以及通过聚酰亚胺钝化实现的背面厚铜层散热片（增强了薄膜的机械鲁棒性），大...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项1200V全垂直GaN-on-Si p-i-n二极管技术具有重要的战略价值。该技术实现了超过1200V的软击穿电压和10A以上的大电流承载能力，这些参数恰好契合我们光伏逆变器和储能变流器的核心应用场景。 在技术价值方面，该器件展现的0.48-1.7 mΩ·cm²导通电...
用于燃料电池电驱动系统的多电平交错GaN DC-DC变换器数字控制
Digital Control of Multilevel Interleaved GaN DC-DC Converter for Fuel Cell Electric Powertrains
Stefano Savio · Simone Giuffrida · Fabio Mandrile · Fausto Stella 等6人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年8月
燃料电池正日益被视为电动汽车中传统电池组的可行替代方案，尤其适用于对减轻重量和增加续航里程有要求的长途运输。尽管燃料电池具有诸多优势，但其电池堆输出电压较低且随负载变化（通常低于200 V），因此需要使用高效升压直流 - 直流转换器，以达到电动动力系统所需的电压（400 - 800 V）。在此背景下，氮化镓（GaN）技术可实现超过100 kHz的开关频率，使其成为高功率、高密度直流 - 直流转换器的首选技术。本文的主要重点是开发并实施一种先进的数字控制解决方案，该方案适用于以100 kHz开关频...
解读: 该多电平交错GaN DC-DC变换器技术对阳光电源新能源汽车产品线具有重要应用价值。其数字控制策略可直接应用于车载OBC充电机和电机驱动系统的DC-DC变换环节，通过多电平交错拓扑降低电流纹波，提升功率密度。GaN器件的高频开关特性与阳光电源现有SiC/GaN功率器件应用经验高度契合，可优化电驱动系...
可重构全功率和部分功率处理GaN FET T型DAB DC-DC变换器
Reconfigurable Full and Partial Power Processing GaN-FET-based T-type DAB DC-DC Converter
Ronald Carmona · Christian A. Rojas · Alejandro Stowhas-Villa · Alan H. Wilson-Veas 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年7月
多电平双有源桥(ML-DAB)变换器相比传统DAB具有增强性能和功率密度。提出基于GaN FET的T型DAB(T-type DAB)变换器接口,设计实现全功率转换(FPC)和部分功率转换(PPC)模式间转换。该变换器在高频变压器(HFT)原边和副边产生五电平,降低电压转换率(dv/dt)并增加高功率效率范围。该变换器主要贡献在于集成ML-DAB架构和PPC重构运行能力,仅处理总功率一部分并增强热性能。通过原边和副边单相移(SPS)实现输出电压调节,简化控制并增强整体性能。通过缩小样机仿真和实验测...
解读: 该可重构GaN T型DAB变换器技术对阳光电源多电平变换器和部分功率处理应用有创新价值。FPC/PPC模式切换可应用于ST储能系统的宽功率范围运行,提高轻载效率和热性能。GaN FET五电平拓扑对阳光电源高频高功率密度变换器设计有借鉴意义。该技术对PowerTitan储能系统的模块化设计和功率分级管...
无缓冲层AlGaN/GaN MISHEMT中MOCVD外延SiN栅介质对微波功率性能的影响
Microwave Power Performance of Buffer-Free AlGaN/GaN MISHEMT With MOCVD Grown Ex Situ SiN
Amit Bansal · Rijo Baby · Aniruddhan Gowrisankar · Vanjari Sai Charan 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年4月
本研究探究了异位金属有机化学气相沉积（MOCVD）生长的氮化硅（SiNx）栅极介质和等离子体增强化学气相沉积（PECVD）氮化硅（SiNx）钝化层对无缓冲层AlGaN/GaN金属-绝缘体-半导体高电子迁移率晶体管（MISHEMT）微波功率性能的影响。我们在从4英寸外延片切割出的一系列四个样品上制作了器件：前两个样品没有栅极介质，而后两个样品采用厚度达3纳米的异位SiNx作为栅极介质。在这两类样品中，各有一个样品采用在高频等离子体条件下沉积的100纳米基准SiNx钝化层，另一个样品则采用100纳米...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于AlGaN/GaN MISHEMT微波功率性能的研究具有重要的战略参考价值。GaN基功率器件因其高频、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性能跃升的关键技术路径。 该研究的核心突破在于采用MOCVD原位生长的SiNx栅介质层显著改善了器...
基于GaN的改进型集成车载充电机构型，仅使用最少的额外有源和无源元件
GaN Based Modified Integrated On-Board Charger Configuration Using Minimum Additional Active and Passive Components
Shohei Funatsu · Hiroaki Matsumori · Takashi Kosaka · Nobuyuki Matsui 等6人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年8月
本文提出了一种基于氮化镓（GaN）的改进型非隔离式集成车载充电器（IOBC），适用于A、B级电动汽车（EV），具有双功率转换级，该充电器利用了牵引电机的低零序电感和逆变器。在改进的配置中，牵引电机和逆变器将作为后端直流 - 直流降压转换器的组件，而非像传统IOBC配置那样用于前端交流 - 直流升压转换器。改进后的IOBC配置满足了日本电力公司规定的总谐波失真（THD）允许限值，同时将电池输出电流的峰 - 峰纹波控制在规定范围内。此外，通过在提出的改进型IOBC配置中增加一个分裂式升压电感和一个浮...
解读: 该GaN基集成车载充电机技术对阳光电源新能源汽车产品线具有重要参考价值。通过最小化附加元件设计思路，可优化阳光电源车载OBC产品的功率密度与成本结构。其利用电机零序电感的创新方案，启发我们在充电桩产品中探索类似的磁件复用技术。GaN器件的应用经验也可迁移到ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的新一...
肖特基型p-GaN栅HEMT中漏极依赖双向动态阈值电压漂移的全范围研究
Full-Range Investigation of Drain-Dependent Bidirectional Dynamic Threshold Voltage Shift in Schottky-Type p-GaN Gate HEMT
Muqin Nuo · Ming Zhong · Zetao Fan · Yunhong Lao 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年2月
本研究采用基于梯形波的提取方法，对肖特基型 p - GaN 栅高电子迁移率晶体管（HEMT）中与漏极相关的动态阈值电压（$V_{\text {th}}$）进行了研究，揭示了漏极应力（$V_{\text {DS - off}}$）、栅极应力（$V_{\text {GS - on}}$）以及测量$V_{\text {th}}$时的漏极偏压（$V_{\text {DS - M}}$）的综合影响。在研究的第一部分，通过使用$V_{\text {GS - off}}$/$V_{\text {GS - on...
解读: 从阳光电源光伏逆变器和储能系统的核心器件应用角度，这项关于肖特基型p-GaN栅HEMT动态阈值电压特性的研究具有重要参考价值。GaN HEMT作为新一代宽禁带功率半导体，其高频、高效、高功率密度特性正是我们逆变器和储能变流器实现小型化、高效化的关键使能技术。 该研究揭示的双向动态阈值漂移现象直接关...
耐受1.27 GW/cm²反向阻断的E型GaN-Si(100)单片异质集成级联开关
1.27 GW/cm² Reverse Blocking E-Mode GaN-Si(100) Monolithic Heterogeneous Integration Cascode Switch With Ultralow Turn-On Voltage and Dynamic RON
Yutong Fan · Weihang Zhang · Yachao Zhang · Yinhe Wu 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年2月
在本文中，展示了一种在具有氮化铝（AlN）缓冲层的碳化硅（SiC）衬底上实现的具有反向阻断兼容性的增强型（E - Mode）氮化镓 - 硅（GaN - Si(100)）单片异质集成共源共栅开关（RBMHIC - 开关）。栅漏间距（LGD）小于 22 微米的 RBMHIC - 开关的阈值电压（VTH）为 2.64 V，正向栅极电压摆幅达 16.27 V，导通电压（VON）为 0.3 V，在 - 2000 V 时反向漏电流（IR）极低，仅为 3.5×10⁻⁴ mA/mm。该开关实现了 2264 V ...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项GaN-Si异质集成反向阻断开关技术具有显著的战略价值。该器件实现了1.27 GW/cm²的功率品质因数，这一指标直接关系到我们光伏逆变器和储能变流器的功率密度提升潜力。 该技术的核心优势在于三个方面与我们的产品需求高度契合：首先，2200V级的双向阻断能力配合极低的...
高K介质包裹GaN环栅场效应管在IoT系统中的高频器件设计与分析
Design and Analysis of High-K Wrapped GaN GAA FET as High-Frequency Device in IOT Systems
Sneha Singh · Rudra Sankar Dhar · Amit Banerjee · Vinay Gupta · IEEE Access · 2025年1月
基于氮化镓GaN的栅堆叠GS环绕栅场效应管GAA FET因其卓越材料特性如高电子迁移率、宽禁带和优越热稳定性，成为下一代节能电子设备有前途候选。本研究聚焦GaN基GAA FET的直流和交流性能评估，结合高k介电间隔层和源漏欠覆盖工程。直流分析参数如亚阈值斜率、阈值电压、漏电流、泄漏电流和电流比。相比所提2nm技术节点IRDS2025，关态泄漏电流降低约95%、开关比提升约606%。此外，亚阈值摆幅优化约65mV/decade，表明卓越泄漏控制和开关性能。交流分析评估关键品质因数包括跨导、截止频率...
解读: 该GaN器件技术对阳光电源功率半导体研发具有重要参考价值。阳光在储能变流器和光伏逆变器中应用GaN器件追求更高开关频率和更低损耗。该研究的高k介质间隔层和欠覆盖设计可启发阳光GaN功率器件优化，降低寄生电容，提升开关速度103%。在高频应用中，该器件的低亚阈值摆幅（65mV/decade）和高开关比...
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