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AlGaN/GaN HEMT器件中电学与光学测温技术的对比分析
A Comparative Analysis of Electrical and Optical Thermometry Techniques for AlGaN/GaN HEMTs
Seokjun Kim · Daniel C. Shoemaker · Anwarul Karim · Husam Walwil 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2024年12月
基于氮化镓（GaN）的射频（RF）功率放大器凭借其在高频下的大功率处理能力和高功率附加效率，正引领着下一代无线系统的部署。遗憾的是，这种高功率密度运行会导致严重过热，从而缩短其使用寿命并降低效率。因此，准确表征温度上升对于合理设计氮化镓器件和冷却解决方案至关重要。基于光学的测温技术，如拉曼测温法和红外（IR）热成像法，通常用于估算峰值温度上升，但它们受到光学通路、顶部金属化以及深度平均效应的限制。栅极电阻测温法（GRT）提供了一种无需对沟道进行光学访问即可测量温度的替代方法。因此，在这项工作中，...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于GaN HEMT器件热管理测温技术的研究具有重要的战略价值。氮化镓功率器件凭借其高频、高功率密度和高效率特性，正成为我们新一代光伏逆变器和储能变流器的核心功率开关器件。然而，高功率密度运行带来的散热挑战直接影响系统可靠性和使用寿命，这正是制约GaN器件在大功率应用中...
封闭式自然对流PFC-LLC氮化镓变换器中系统级热性能与功率密度的综合优化
Comprehensive System-Level Thermal Performance and Power Density Optimization in Enclosed Natural Convection PFC-LLC GaN Converters
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...
多通道LE-HEMT实现创纪录最高亮度，面向微显示与片上高探测率光电探测器
Multi-Channel LE-HEMT With Highest Luminance in Record Toward Micro-Display and On-Chip High-Detectivity Photodetectors
Jijun Zhu · Fei Wang · Tianci Miao · Kai Cheng 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年10月
本研究制备了以不同数量的 InGaN 层作为多沟道（MCs）和多量子阱（MQWs）的 AlGaN/GaN 发光高电子迁移率晶体管（LE - HEMT），在 GaN HEMT 外延片上实现了有记录以来的最高亮度。所提出的结构通过将多量子阱与二维电子气沟道直接结合，实现了真正的外延单片集成。研究表明，尽管引入了多沟道，但该结构仍实现了出色的开关比（$I_{\text {on}}$/$I_{\text {off}} = 10^{{8}}$）。获得了高达$2.1 \times 10^{{5}}$ cd/...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于AlGaN/GaN异质结构的多通道发光-高电子迁移率晶体管（LE-HEMT）技术，虽然聚焦于微显示和光通信领域，但其底层的GaN功率器件技术与我司在光伏逆变器和储能变流器中的核心技术路线存在显著的协同价值。 该技术实现的108开关比和单片集成能力，展示了GaN器件...
谐波分区功率变换器架构：采用双向开关的单级单相交流/直流功率变换
The Harmonically Partitioned Power Converter Architecture: Single-Stage Single-Phase ac/dc Power Conversion Using Bidirectional Switches
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...
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...
温度依赖的静电、线性度及模拟/射频性能研究
Temperature-dependent electrostatic, linearity, and analog/RF performance of GaN HEMT
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...
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