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考虑温度相关特性的SiC MOSFET开关串扰建模与分析
Modeling and Analysis for Switching Crosstalk of SiC MOSFETs Considering Temperature- Dependent Characteristics
Hao Yue · Wensheng Song · Jian Chen · Tao Tang 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年8月
相比硅器件,碳化硅(SiC) MOSFET具有更快的开关速度和更低的损耗,是高压高频变换器的理想选择。然而,其极高的电压变化率(dv/dt)和反向恢复电流会导致严重的串扰问题,特别是在高温工况下。本文针对SiC MOSFET的开关串扰进行了建模与分析。
解读: SiC器件是阳光电源提升光伏逆变器和储能变流器(PCS)功率密度与效率的核心技术。随着PowerTitan等储能系统及组串式逆变器向更高电压等级和开关频率演进,SiC MOSFET的串扰问题直接影响系统的电磁兼容性(EMC)与可靠性。本文提出的温度相关串扰模型,对优化阳光电源功率模块的驱动电路设计、...
利用有源门极驱动器在体二极管关断期间实现串联SiC MOSFET的有源电压平衡
Active Voltage Balancing of Series-Connected SiC MOSFETs During Body-Diode Turn-Off Using an Active Gate Driver
Ajay Rai · P. Ganesan · Kamalesh Hatua · Subhashish Bhattacharya · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年8月
串联SiC MOSFET是提升中压功率变换器效率与功率密度的有效途径。然而,在MOSFET及其体二极管关断过程中,电压不平衡问题极具挑战。本文提出一种有源门极驱动策略,旨在解决串联器件在关断瞬态下的电压应力分配问题,提升高压功率变换系统的可靠性。
解读: 该技术对阳光电源的中压光伏逆变器及大功率储能系统(如PowerTitan系列)具有重要参考价值。随着光伏系统向更高直流电压等级(如1500V及以上)演进,SiC器件的应用日益广泛。通过串联技术提升耐压能力,可简化拓扑结构并降低损耗。建议研发团队关注该有源门极驱动方案在组串式逆变器及PCS功率模块中的...
利用金纳米颗粒增强宽带4H-SiC光电探测器:将灵敏度从紫外扩展至短波红外波段
Enhancing Broadband 4H-SiC Photodetectors With Gold Nanoparticles: Expanding Sensitivity From UV to SWIR Spectrum
Lulu Geng · Guohui Li · Wenbin Sun · Xianyong Yan 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年1月
4H型碳化硅(4H - SiC)在能够在高电压和高温条件下工作的光电探测器(PD)领域具有广阔的应用前景。然而,4H - SiC的宽带隙(3.26 eV)将其应用限制在400 nm以下的紫外(UV)波段。开发具有覆盖紫外到短波红外(SWIR)光谱的宽带响应的4H - SiC光电探测器至关重要。本研究展示了一种4H - SiC宽带光电探测器,其灵敏度可从紫外延伸至2200 nm的短波红外范围。这种优异的性能归因于4H - SiC带隙内存在大量形成深能级的缺陷中心,这些缺陷中心使得探测器能够吸收能量...
解读: 从阳光电源的业务视角来看,这项基于4H-SiC的宽光谱光电探测器技术具有重要的战略参考价值。碳化硅材料本身是我们功率器件领域的核心关注对象,其在高压、高温环境下的稳定性直接关系到光伏逆变器和储能变流器的效率与可靠性。 该研究通过引入金纳米粒子增强局域等离子体共振效应,将4H-SiC的光响应范围从紫...
通过三维共封装和增强的dv/dt控制能力释放GaN/SiC级联器件的全部潜力
Unlocking the Full Potential of GaN/SiC Cascode Device With 3D Co-Packaging and Enhanced dv/dt Control Capability
Ji Shu · Jiahui Sun · Mian Tao · Yangming Du 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年1月
为充分挖掘氮化镓高电子迁移率晶体管(GaN - HEMT)/碳化硅结型场效应晶体管(SiC - JFET)共源共栅器件的快速开关潜力,采用三维堆叠共封装结构来最小化寄生互连电感。这种结构具有降低开关损耗和抑制振荡的优点。配备三维共封装结构后,通过给低压氮化镓高电子迁移率晶体管引入一个额外的栅 - 漏电容 \(C_{GD - LV}\),增强了氮化镓/碳化硅共源共栅器件的 \(dv/dt\) 控制能力。这个额外的 \(C_{GD - LV}\) 改善了输入控制栅电压与结型场效应晶体管栅电压之间的耦...
解读: 从阳光电源的业务视角来看,这项GaN/SiC级联器件的3D协同封装技术具有重要的战略价值。该技术通过三维堆叠封装显著降低寄生电感,并引入额外栅漏电容实现精确的dv/dt控制,为我们的核心产品带来多重技术突破机遇。 在光伏逆变器领域,该技术可直接提升产品的功率密度和转换效率。快速开关能力意味着更低的...
一种用于开尔文源极连接并联SiC MOSFET动态均流的电流平衡驱动器
A Current-Balancing Gate Driver for Dynamic Current Sharing of Paralleled SiC MOSFETs With Kelvin-Source Connection
Che-Wei Chang · Matthias Spieler · Ayman M. EL-Refaie · Renato Amorim Torres 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年1月
并联碳化硅(SiC)MOSFET是提升电流处理能力的经济方案,开尔文源极配置有助于优化开关性能。然而,并联器件间的动态电流不平衡会导致损耗分配不均及结温差异,进而影响系统可靠性。本文提出一种新型电流平衡驱动技术,旨在解决并联SiC器件的动态均流问题。
解读: 该技术对阳光电源的核心业务具有极高价值。随着公司组串式逆变器(如SG系列)和储能系统(如PowerTitan系列)向高功率密度和高效率演进,SiC MOSFET的并联应用已成为主流。动态均流技术能有效降低并联器件的应力差异,显著提升功率模块的长期可靠性,并有助于进一步优化散热设计。建议研发团队关注该...
一种无需光纤隔离的60kW五电平SiC逆变器抗EMI噪声数字滤波器设计
Anti-EMI Noise Digital Filter Design for a 60-kW Five-Level SiC Inverter Without Fiber Isolation
Lu Wang · Yanjun Shi · Hui Li · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年1月
碳化硅(SiC)器件提升了逆变器的功率密度与效率,但其高速开关特性加剧了电磁干扰(EMI)问题。传统光纤隔离方案成本高昂,本文提出一种新型数字滤波器设计,旨在无需光纤隔离的前提下,有效抑制SiC逆变器中的EMI噪声,为高性能电力电子变换器提供低成本、高可靠的控制方案。
解读: 该技术对阳光电源的组串式逆变器及PowerTitan储能变流器(PCS)具有重要参考价值。随着SiC器件在高性能逆变器中的普及,EMI抑制成为提升功率密度的关键瓶颈。通过数字滤波技术替代光纤隔离,不仅能显著降低硬件成本,还能提升系统集成度。建议研发团队评估该滤波算法在阳光电源高压多电平拓扑中的适用性...
10kV SiC MOSFET和二极管软开关损耗的精确瞬态量热测量
Accurate Transient Calorimetric Measurement of Soft-Switching Losses of 10-kV SiC mosfets and Diodes
Daniel Rothmund · Dominik Bortis · Johann Walter Kolar · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年6月
本文针对现代高压SiC MOSFET的软开关损耗(SSL)表征难题,提出了一种精确的瞬态量热测量方法。该方法为中压固态变压器等采用软开关技术以提升转换效率的变换器系统建模提供了可靠依据,解决了传统开关损耗测量在宽禁带器件应用中的局限性。
解读: 随着阳光电源在中压光伏接入及大型储能系统(如PowerTitan系列)中对高压功率器件需求的增加,SiC技术的应用已成为提升系统功率密度和效率的关键。本文提出的高压SiC器件软开关损耗精确测量方法,对于优化公司中压变换器拓扑设计、提升系统热管理水平具有重要参考价值。建议研发团队将其应用于高压功率模块...
基于数据驱动的SiC MOSFET故障预测方法
Data-Driven Approach for Fault Prognosis of SiC MOSFETs
Weiqiang Chen · Lingyi Zhang · Krishna Pattipati · Ali M. Bazzi 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年4月
本文提出了一种用于碳化硅(SiC)MOSFET故障预测的无监督学习方法。该方法通过监测器件在退化过程中的电压、电流、温度及其他特征参数的变化趋势来实现。文章回顾了半导体失效模式及现有故障预测技术,并首次针对SiC器件的退化特性提出了该数据驱动方案。
解读: SiC MOSFET是阳光电源组串式逆变器、PowerTitan储能系统及电动汽车充电桩的核心功率器件。随着高功率密度设计需求增加,SiC器件的可靠性成为系统长寿命运行的关键。该研究提出的无监督学习故障预测方法,可集成至iSolarCloud智能运维平台中,通过实时采集电压、电流及温度数据,实现对功...
SiC MOSFET短路耐受能力对短路失效时间的依赖性
Dependence of Short-Circuit Withstand Capability of SiC MOSFETs on Short-Circuit Failure Time
Tomoyuki Shoji · Makoto Kuwahara · Masanori Usui · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年10月
本文旨在阐明SiC MOSFET的短路失效机理,特别是栅极相邻层间电介质的机械失效。研究建立了短路耐受能力与短路失效时间之间的关系,并根据失效时间对失效模式进行了分类,为提升功率器件在极端工况下的可靠性提供了理论依据。
解读: 随着阳光电源在组串式逆变器、PowerTitan储能系统及电动汽车充电桩中大规模应用SiC MOSFET以提升功率密度和效率,器件的可靠性成为核心挑战。本文揭示的短路失效机理及失效模式分类,对阳光电源研发团队优化驱动保护电路、设定合理的短路保护阈值具有重要指导意义。建议将该研究成果应用于功率模块的选...
考虑高频电磁激励的超高速电动空气压缩机转速波动抑制控制
Speed Fluctuation Suppression Control of Super-High-Speed Electric Air Compressors Considering High-Frequency Electromagnetic Excitation
Donghai Hu · Jiongzhi Zhang · Jixiang Huang · Jianwei Li 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年8月
随着碳化硅(SiC)MOSFET在超高速电动空气压缩机控制器中的应用,其高开关频率引发了严重的电磁干扰(EMI),进而导致转速波动。传统抑制负载激励的方法仅在低速下有效,本文针对高频电磁激励下的转速波动问题,提出了相应的抑制控制策略。
解读: 该研究聚焦于SiC器件高频开关带来的EMI及控制稳定性问题,这对阳光电源目前在组串式逆变器和PowerTitan储能变流器中广泛应用SiC技术具有重要的参考价值。虽然研究对象为空气压缩机,但其揭示的“高频开关-EMI-控制波动”耦合机理,可为阳光电源优化逆变器功率模块布局、提升EMI滤波设计及改进高...
硅超结MOSFET与碳化硅肖特基二极管对的详细分析开关瞬态模型
A Detailed Analytical Switching Transient Model for Silicon Superjunction MOSFET and SiC Schottky Diode Pair
Manish Mandal · Shamibrota Kishore Roy · Kaushik Basu · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年10月
硅超结MOSFET(Si SJMOS)与碳化硅肖特基二极管(SiC SBD)组合因高可靠性和性价比,常用于单相PFC应用。本文针对Si SJMOS与宽禁带器件在开关动态上的差异,提出了一种改进的分析模型,用于深入研究其开关瞬态过程。
解读: 该研究对于阳光电源的户用光伏逆变器及充电桩产品线具有重要参考价值。在单相PFC电路中,Si SJMOS与SiC SBD的混合应用是平衡成本与效率的关键方案。通过该分析模型,研发团队能更精确地预测开关损耗与电磁干扰(EMI),从而优化PCB布局与驱动电路设计。建议在户用组串式逆变器及充电桩的功率模块设...
一种考虑工作温度的碳化硅(SiC) MOSFET模块短路保护新方案
A Novel Short-Circuit Protection Scheme for Silicon Carbide (SiC) MOSFET Module Considering Operation Temperature
Yang Wen · Yuan Yang · Yan Li · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年8月
碳化硅(SiC) MOSFET凭借高开关速度和低损耗优势,在电力电子领域应用广泛。然而,其有限且随温度变化的短路耐受能力是制约其大规模应用的关键瓶颈。本文提出了一种基于功率评估的短路保护(SCP)新方案,旨在有效提升SiC器件在不同温度下的运行可靠性。
解读: 该研究直接针对SiC MOSFET的短路保护瓶颈,对阳光电源的组串式逆变器、PowerTitan/PowerStack储能变流器及风电变流器等核心产品具有极高的应用价值。随着公司产品向更高功率密度和更高效率迭代,SiC器件的应用比例持续提升,但其短路耐受时间短、对温度敏感等特性对驱动电路设计提出了严...
900-V硅基与碳化硅MOSFET单粒子烧毁性能在14-MeV中子辐照下的比较
Comparison of 14-MeV Neutron-Induced Damage in Si and SiC Power MOSFETs
Chao Peng · Hong Zhang · Zhangang Zhang · Teng Ma 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年7月
利用14 MeV中子辐照对900 V硅(Si)和碳化硅(SiC)MOSFET的单粒子烧毁(SEB)性能进行了比较。当Si MOSFET偏置在额定电压的83%时观察到了SEB现象,而SiC MOSFET偏置在额定电压的94%时未发生SEB。对于900 V级功率MOSFET,平面SiC器件似乎比Si平面超结器件具有更强的抗SEB能力。获得了14 MeV中子核反应在Si和SiC器件中产生的次级离子的线性能量转移(LET)值和射程。在SiC器件中,14 MeV中子诱发的次级离子的最大LET值可达9.85...
解读: 从阳光电源的业务视角来看,这项关于14-MeV中子辐照下Si与SiC功率MOSFET单粒子烧毁(SEB)性能对比的研究具有重要的战略参考价值。 在光伏逆变器和储能系统的核心功率模块中,MOSFET器件的可靠性直接影响系统的长期稳定运行。研究表明,在900V等级的功率器件中,SiC MOSFET在9...
实现碳化硅MOSFET的零开关损耗
Achieving Zero Switching Loss in Silicon Carbide MOSFET
Xuan Li · Xu Li · Pengkun Liu · Suxuan Guo 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年12月
由于单极性导电机制,碳化硅(SiC)MOSFET的开关损耗较硅基IGBT显著降低,使其适用于高频应用。然而,开关损耗仍是限制开关频率提升的热瓶颈。本文探讨了实现SiC MOSFET零开关损耗的技术路径,旨在进一步提升电力电子变换器的功率密度与效率。
解读: 该技术对于阳光电源的核心产品线具有极高的战略价值。在组串式光伏逆变器和PowerTitan/PowerStack储能变流器(PCS)中,SiC器件的广泛应用已是提升效率与功率密度的关键。通过实现零开关损耗,可进一步提高逆变器开关频率,从而减小磁性元件体积,降低整机重量与成本。建议研发团队关注该零损耗...
用于抑制并联碳化硅MOSFET瞬态电流不平衡的芯片分类方法
Chips Classification for Suppressing Transient Current Imbalance of Parallel-Connected Silicon Carbide MOSFETs
Junji Ke · Zhibin Zhao · Peng Sun · Huazhen Huang 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年4月
本文研究了参数离散性对并联碳化硅(SiC)MOSFET瞬态电流分布的影响,并提出了一种芯片分类方法以抑制电流不平衡。文章首先对比了硅(Si)与SiC MOSFET的参数差异,随后提出了一种新的分类准则,旨在优化并联应用中的电流分配,提升功率模块的性能与可靠性。
解读: 该研究直接服务于阳光电源的高功率密度产品线,特别是组串式逆变器和PowerTitan/PowerStack储能系统。随着SiC器件在高性能PCS及逆变器中的广泛应用,并联均流问题是提升功率模块可靠性的核心挑战。通过引入芯片分类方法,阳光电源可在生产端优化SiC模块的筛选流程,有效降低并联带来的瞬态电...
考虑动态传输特性和Qgd的SiC MOSFET精确解析开通损耗模型
Accurate Analytical Switching-On Loss Model of SiC MOSFET Considering Dynamic Transfer Characteristic and Qgd
Zezheng Dong · Xinke Wu · Hongyi Xu · Na Ren 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年11月
碳化硅(SiC)器件助力电力电子设备实现小型化与高效化,但散热设计成为系统设计的关键。本文提出了一种基于数据手册参数的SiC MOSFET解析开通损耗模型,通过考虑动态传输特性和栅漏电荷(Qgd)的影响,实现了对功率损耗的精确评估,为优化散热设计及提升系统功率密度提供了理论支撑。
解读: 该研究对阳光电源的核心产品线具有极高价值。随着公司组串式逆变器和PowerTitan系列储能系统向高功率密度演进,SiC器件的应用日益广泛。该解析模型能显著提升研发阶段对SiC MOSFET损耗的预测精度,从而优化散热器选型与PCB布局,降低系统体积与成本。建议将该模型集成至iSolarCloud的...
基于电感耦合理论的并联SiC MOSFET功率模块共模EMI数学建模
Common-Mode EMI Mathematical Modeling Based on Inductive Coupling Theory in a Power Module With Parallel-Connected SiC MOSFETs
Xiliang Chen · Wenjie Chen · Xu Yang · Yu Ren 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年6月
SiC MOSFET的并联应用可显著提升功率变换器的电流容量与功率等级。然而,并联支路间寄生电感的电感耦合效应,是功率模块电磁干扰(EMI)数学建模的关键挑战。本文提出了针对该问题的精确建模方法,旨在优化高功率密度电力电子系统的电磁兼容性设计。
解读: 该研究直接服务于阳光电源的高功率密度产品研发。随着公司组串式逆变器(如SG系列)和大型储能系统(如PowerTitan)向更高功率密度演进,SiC器件的并联应用已成为主流。并联支路间的寄生参数耦合是导致EMI超标和开关损耗不均的核心痛点。该建模方法能有效指导研发团队在设计阶段优化功率模块布局,降低E...
一种用于SiC+Si混合开关的变触发模式新型单门极驱动电路
A Novel Single-Gate Driver Circuit for SiC+Si Hybrid Switch With Variable Triggering Pattern
Yongsheng Fu · Haipeng Ren · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年10月
混合开关因其高效率和低成本而备受关注。传统方案通常需要两个独立的驱动器和信号,增加了成本与控制复杂度。本文提出了一种仅需单驱动信号和单驱动器的新型SiC+Si混合开关驱动电路,通过简单的电阻网络实现变触发模式,有效简化了电路设计。
解读: 该技术对阳光电源的组串式逆变器及PowerTitan储能变流器(PCS)具有重要参考价值。通过SiC与Si混合开关技术,可以在保证高效率的同时降低系统整体成本,特别是在大功率储能变流器中,利用该单驱动电路方案可显著简化PCB布局并降低驱动成本。建议研发团队评估该方案在提升功率密度方面的潜力,并针对高...
一种具有优化系统接口和电场分布的10 kV SiC MOSFET功率模块
A 10 kV SiC MOSFET Power Module With Optimized System Interface and Electric Field Distribution
Xiaoling Li · Yuxiang Chen · Hao Chen · Riya Paul 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年8月
本文提出了一种针对10 kV碳化硅(SiC)MOSFET功率模块的系统化设计方法。通过多目标优化,实现了电场分布的增强、共模寄生电容的最小化以及系统级寄生电感的降低,为高压功率模块的设计提供了创新技术路径。
解读: 该研究聚焦于高压SiC功率模块的封装与电磁优化,对阳光电源的核心业务具有极高价值。10 kV SiC器件是实现中压直挂(MV-grid)光伏逆变器和储能PCS的关键,能显著减少变压器体积并提升系统效率。该模块的电场优化与寄生参数控制技术,可直接应用于PowerTitan等大功率储能系统及集中式光伏逆...
温度不均匀性和栅极陷阱电荷对碳化硅MOSFET电流不平衡的影响
Influence of temperature inhomogeneity and trap charge on current imbalance of SiC MOSFETs
Chunsheng Guo · Jiapeng Li · Yamin Zhang · Hui Zhu 等6人 · Solid-State Electronics · 2025年6月 · Vol.226
对于碳化硅(SiC)MOSFET,无论是多芯片模块还是多个分立器件,均需并联连接以实现高电流容量。然而,并联应用中出现的电流不平衡会降低器件的可靠性。本文重点研究了温度不均匀性和栅极陷阱电荷对SiC MOSFET电流不平衡行为的影响,并对阈值电压差异对电流不均匀性的影响进行了对比研究。最后,从电压和时间维度上比较了上述三个因素对SiC MOSFET电流不均匀特性的影响。结果表明,在静态过程中,由于温度不均匀性引起的漏源电流不平衡百分比可始终保持在10%以上;在动态过程中,由于温度不均匀性引起的漏...
解读: 该研究揭示SiC MOSFET并联应用中温度不均匀性和陷阱电荷导致的电流不平衡机理,对阳光电源ST系列储能变流器、电动汽车驱动系统及充电桩产品具有重要指导意义。研究表明静态和动态过程中温度不均匀性引起的电流失配均超过10%,这为我们优化多芯片并联SiC模块的热管理设计、改进栅极驱动均流策略提供理论依...
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