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SiC MOSFET用于降低开关损耗的动态dv/dt控制策略
Dynamic dv/dt Control Strategy of SiC MOSFET for Switching Loss Reduction in the Operational Power Range
Zebing Wu · Huaping Jiang · Zhenhong Zheng · Xiaowei Qi 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年6月
针对碳化硅（SiC）MOSFET，高dv/dt虽能降低开关损耗，但会引发严重的电磁干扰。本文指出dv/dt随负载电流减小而降低，并提出了一种动态dv/dt控制策略。通过在全工作范围内将dv/dt维持在最大可接受水平，有效降低了开关损耗，并验证了该策略的有效性。
解读: 该研究直接服务于阳光电源的核心功率变换技术。随着公司组串式逆变器及PowerTitan/PowerStack储能系统向高功率密度、高效率方向演进，SiC MOSFET的应用日益广泛。动态dv/dt控制策略能有效平衡开关损耗与EMI性能，对于优化逆变器及PCS的散热设计、缩小磁性元件体积具有重要价值。...
商用1.2-kV SiC沟槽型MOSFET在重复短路应力下的失效与退化分析
Failure and Degradation Analysis of Commercial 1.2-kV SiC Trench MOSFETs Under Repetitive Short-Circuit Stress
Hengyu Yu · Michael Jin · Limeng Shi · Monikuntala Bhattacharya 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年2月
本研究对承受重复短路（RSC）应力的先进商用1.2 kV碳化硅（SiC）沟槽金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）的失效机制和退化模式进行了深入分析。对两种商用沟槽MOSFET，即增强型双沟槽MOSFET（RDT - MOS）和非对称沟槽MOSFET（AT - MOS），在最大单次短路（SC）能量的50%、漏源电压为800 V的条件下进行了测试。通过分析漏电流路径确定了失效机制，主要包括介电层的热致破裂以及高温导致的沟槽失效。与单次短路测试中失效主要由热失控驱动不同，重复短路应力下的失效归...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于1.2kV SiC沟槽MOSFET在重复短路应力下的失效机制研究具有重要的工程应用价值。SiC功率器件是我们光伏逆变器和储能变流器核心功率拓扑的关键元件，其可靠性直接影响系统的安全性和全生命周期成本。 该研究揭示了两种商用沟槽型SiC MOSFET在重复短路工况下...
一种基于漏极电压摆动的SiC MOSFET快速短路检测方法
A Fast Short Circuit Detection Method for SiC MOSFETs Based on Drain Voltage Swing
Zekun Li · Bing Ji · Kun Tan · Puzhen Yu 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年3月
尽管碳化硅（SiC）MOSFET性能优越，但其热容量小、开关速度快，对短路保护提出了更高要求。本文提出一种基于漏源电压（V<sub>DS</sub>）摆动的快速可靠短路保护方法，可在器件达到临界损伤前迅速检测并关断。该方法在150 ns和24 ns内分别实现Type-I与Type-II短路的超快检测；利用现有RC缓冲电路实现短路检测与主电路保护的集成，不改变其原有功能；结合低成本数字栅极驱动器中的新型采样保持（S/H）电路，提升工况适应性。实验平台验证了该方案的有效性与重复性。
解读: 该SiC MOSFET快速短路检测技术对阳光电源ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器具有重要应用价值。其150ns超快检测响应可显著提升功率模块可靠性，特别适用于PowerTitan大型储能系统中高频开关场景的器件保护。基于Vds摆动的检测方法与现有RC缓冲电路集成，无需额外硬件成本，可直接应用于...
用于储能式有轨电车的具有中点电压自恢复功能的三级SiC DC–DC变换器
Three-Level SiC DC–DC Converter With Midpoint Voltage Self-Recovery for Energy-Storage Trams
Wei Li · Wenlu Zhang · Chunyang Chen · Xinxin Tang 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年4月
储能式有轨电车对其储能装置供电系统提出了高要求，充电系统需具备高电压、大功率输出以实现快速充电。采用三级DC–DC拓扑与碳化硅（SiC）MOSFET等宽禁带半导体器件可提升耐压等级与开关频率，适用于高压大功率场景。本文提出一种三级不对称混合钳位DC–DC变换器，通过“串联充电、并联放电”电路结构，在特定条件下实现输入侧中点电压自平衡。设计了满足储能电车充电需求的控制算法，并研制基于SiC器件的样机模块。相比前代系统，体积减小32.85%，质量降低30.70%。仿真与实验验证了中点电压自恢复能力及...
解读: 该三电平SiC DC-DC变换器技术对阳光电源储能与充电业务具有重要应用价值。中点电压自恢复功能可直接应用于ST系列储能变流器的DC-DC级联架构，解决三电平拓扑中点电位漂移难题，提升系统可靠性。SiC器件应用与高频化设计实现32.85%体积缩减，契合PowerTitan储能系统的高功率密度需求。非...
碳化硅MOSFET在漏极应力下的动态阈值电压漂移
Dynamic Threshold Voltage Drift of Silicon Carbide MOSFET With Drain Stress
Huapping Jiang · Yao Li · Xinxin Li · Mengya Qiu 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年7月
碳化硅（SiC）金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET）因其卓越的性能而广受青睐。然而，可靠性问题阻碍了其快速发展，其中阈值电压漂移是关键问题之一。尽管静态和动态栅极应力下的阈值电压漂移已得到广泛研究，但漏极应力引起的阈值电压漂移却很少受到关注。在本研究中，开发了一个专门用于碳化硅 MOSFET 的测试平台，该平台能够独立且解耦地施加栅极和漏极应力。此外，漏极应力可进一步分解为电压和电流分量，以便进行更详细的分析。另外，采用技术计算机辅助设计（TCAD）仿真来研究不同应力模式引起...
解读: 作为全球领先的光伏逆变器和储能系统供应商，阳光电源在产品设计中大量采用碳化硅（SiC）MOSFET以提升系统效率和功率密度。该论文揭示的漏极应力导致的阈值电压漂移现象，对我司产品的长期可靠性具有重要指导意义。 在光伏逆变器和储能变流器应用中，SiC MOSFET不仅承受高频栅极开关应力，更面临复杂...
一种用于并网光伏系统的高效无变压器MOSFET逆变器
Efficient Transformerless MOSFET Inverter for a Grid-Tied Photovoltaic System
Monirul Islam · Saad Mekhilef · IEEE Transactions on Power Electronics · 2016年9月
本文提出了一种基于单极性正弦脉宽调制（SPWM）的全桥无变压器光伏逆变器。通过结合最新的超结MOSFET与碳化硅（SiC）二极管，该拓扑有效解决了传统MOSFET在无变压器逆变器中因体二极管反向恢复特性导致的效率瓶颈，显著提升了系统转换效率。
解读: 该研究直接契合阳光电源组串式逆变器（String Inverter）的技术演进方向。随着户用及工商业光伏市场对高功率密度和高效率的极致追求，无变压器拓扑已成为主流。文中提到的超结MOSFET与SiC器件协同应用，可直接优化阳光电源SG系列组串式逆变器的功率模块设计，降低开关损耗，提升整机效率。建议研...
基于恒压与脉冲电压的商用碳化硅MOSFET时间相关介质击穿研究
Investigation of Time-Dependent Dielectric Breakdown on Commercial SiC MOSFETs Using Constant-Voltage and Pulse-Voltage
Michael Jin · Hengyu Yu · Monikuntala Bhattacharya · Jiashu Qian 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年8月
本研究在150°C条件下，采用脉冲电压时变介质击穿（PV - TDDB）和恒压时变介质击穿（CV - TDDB）方法，估算了两代商用平面碳化硅（SiC）金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET）的本征栅极氧化物寿命。与传统的恒压时变介质击穿（CV - TDDB）方法相比，所提出的PV - TDDB方法在相同的氧化物电场下预测的寿命显著更长，且估算的寿命更接近实际工作寿命。此外，分析了两种条件下的栅极泄漏电流行为。研究了栅极氧化物中的电荷俘获对栅极泄漏电流和寿命的影响，以及高频栅极电...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于SiC MOSFET栅氧化层时间相关介质击穿（TDDB）的研究具有重要的工程应用价值。SiC功率器件是我们光伏逆变器和储能系统中的核心元件，其可靠性直接影响产品的全生命周期性能和市场竞争力。 该研究的核心价值在于提出了脉冲电压TDDB测试方法（PV-TDDB），相...
高压碳化硅MOSFET的实时FPGA仿真
Real-Time FPGA Simulation of High-Voltage Silicon Carbide MOSFETs
Gard Lyng Rodal · Dimosthenis Peftitsis · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年3月
本文提出了一种基于FPGA的高压大电流碳化硅（SiC）MOSFET半桥功率模块的实时动态模型。该模型利用Shichman-Hodges方程，结合电压相关的非线性器件电容及模块电气参数，实现了对SiC器件开关过程的精确动态仿真。
解读: 随着阳光电源在光伏逆变器和PowerTitan/PowerStack储能系统中大规模应用SiC器件以提升功率密度和效率，该研究具有极高的应用价值。基于FPGA的实时仿真技术可显著缩短SiC功率模块的研发周期，优化驱动电路设计，并提升对复杂工况下开关瞬态的预测能力。建议研发团队将其引入硬件在环（HIL...
基于浮动N型岛提升沟道载流子迁移率的4H-SiC横向扩散MOSFET技术
Mobility-Boosting Technique With Floating N-Islands for 4H-SiC LDMOS
Yong Gu · Tianchun Nie · Shuqiang Chen · Yawen Xu 等13人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年12月 · Vol.47
针对4H-SiC LDMOS因SiC/SiO₂界面质量差导致沟道载流子迁移率低的问题，本文提出在沟道区嵌入浮动N型岛（FN）作为“载流子库”，调控二维静电势与载流子分布，提升载流子发射效率和有效迁移率，降低比导通电阻。实验显示场效应迁移率最高提升86.7%，R_on,sp降低46.2%，且击穿电压几乎不受影响。
解读: 该技术显著提升SiC MOSFET器件的导通性能与高频开关效率，可直接赋能阳光电源组串式逆变器（如SG3125HV）、ST系列储能双向PCS及PowerTitan系统的主功率模块。尤其适用于高功率密度、高温工况下的新一代SiC功率模块设计，建议在下一代1500V+高压平台产品中联合封装厂开展FN结构...
单极正负偏压应力下Ga₂O₃-on-SiC MOSFET阈值电压独特的单调正向漂移
Unique Monotonic Positive Shifts in Threshold Voltages of Ga₂O₃-on-SiC MOSFETs Under Both Unipolar Positive and Negative Bias Stresses
Chenyu Liu · Bochang Li · Yibo Wang · Wenhui Xu 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年2月
本研究系统地研究了异质碳化硅基氧化镓（GaOSiC）金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET）在单极正/负偏置应力（UPBS/UNBS）下的不稳定性。通过调整应力电压波形的关键参数，包括频率（f）、保持时间（$t_{\text {h}}$）、上升时间（$t_{\text {r}}$）和下降时间（$t_{\text {f}}$），在 UPBS 测量中观察到阈值电压（$V_{\text {T}}$）随循环次数（$C_{n}$）呈现两阶段偏移。UPBS 引起的正 $V_{\text {T...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于Ga₂O₃-on-SiC MOSFET器件可靠性的研究具有重要的前瞻性价值。该研究系统揭示了异质结构功率器件在单极性偏置应力下的阈值电压漂移机制，这对我们开发下一代高效光伏逆变器和储能变流器至关重要。 Ga₂O₃/SiC异质结构结合了氧化镓的超宽禁带特性（约4.8...
基于联合TSEPs建模的负载无关结温估计方法研究
Load-Independent Junction Temperature Estimation via Combined TSEPs Modeling for SiC MOSFETs
Meng Luo · Kun Tan · Xi Tang · Cungang Hu 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年10月
高精度的结温估计对于碳化硅（SiC）金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET）的可靠性和安全运行至关重要。利用对温度敏感的电参数（TSEPs）的方法在监测中被广泛采用，具有非侵入性和热响应快的优点。本文提出了一种与负载无关的结温模型，该模型结合了三个TSEPs，即漏极电压峰值（$V_{DS,pk}$）、漏极电流峰值（$I_{D,pk}$）和导通延迟时间（$t_{d,on}$）。与其他依赖单个或较少TSEPs的方法相比，该模型消除了负载电压和电流的影响，从而提高了估计精度和抗干扰能力...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于多参数融合的SiC MOSFET结温估算技术具有重要的应用价值。作为全球领先的光伏逆变器和储能系统供应商，阳光电源产品中大量采用SiC功率器件以实现更高的功率密度和转换效率，而精确的结温监测是保障系统可靠性和延长器件寿命的关键技术。 该论文提出的多温敏参数（TSE...
针对带有开尔文源极的SiC桥臂功率模块中失配引起的虚假栅源电压的分析与抑制
Analysis and Mitigation on Mismatch-Induced Spurious Gate–Source Voltages in SiC Bridge-Leg Power Modules With Kelvin Sources
Cheng Zhao · Laili Wang · Junhui Yang · Shijie Wu 等5人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年9月
在桥臂结构中，虚假栅源电压（串扰电压）可能导致一个开关在其互补开关开通期间误触发。现有研究多将开关视为单芯片，但在大电流SiC功率模块中，每个开关由多个并联SiC MOSFET（PSMs）构成，其串扰特性与单管存在差异。本文通过理论分析与实验研究发现，电源网络失配引起的不平衡电压会在PSMs的串扰电压中引入额外的差模振荡分量，该分量无法被有源密勒钳位（AMC）有效抑制。为此提出两种抑制方法：一是在驱动回路中集成小型共模电感（CM），二是在PSMs两端并联额外SiC肖特基二极管（SBD）。通过基准...
解读: 该研究针对SiC桥臂功率模块的串扰抑制技术，对阳光电源ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的功率模块设计具有重要价值。文中提出的共模电感集成和SBD并联方案，可直接应用于PowerTitan大型储能系统中多芯片并联SiC模块的桥臂设计，有效抑制电源网络失配导致的差模振荡，降低误触发风险。该技术可提...
用于多并联SiC MOSFET的解耦模块化开关单元对称电路布局
Symmetric Circuit Layout With Decoupled Modular Switching Cells for Multiparalleled SiC mosfets
Yang He · Junming Zhang · Shuai Shao · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年6月
碳化硅（SiC）MOSFET的并联在电力电子中应用广泛，但器件参数差异和电路布局不对称导致的电流不平衡严重影响系统可靠性。本文提出了一种解耦模块化开关单元的对称电路布局方法，有效解决了多并联器件的电流不平衡问题，提升了高功率密度变换器的可靠性。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线具有极高价值。在PowerTitan系列大功率储能变流器及组串式光伏逆变器中，随着功率密度的提升，多并联SiC MOSFET的应用已成为主流。该文提出的对称布局与解耦设计，能显著降低并联器件间的电流不平衡，减少热应力，从而提升逆变器模块的长期运行可靠性。建议研发团队在下一...
各种4H-SiC MOSFET和JBS二极管C-V曲线中突降现象的调整
Adjustment of Abrupt Drops in the C-V Curves of Various 4H-SiC MOSFETs and JBS Diodes
Ruei-Ci Wu · Kung-Yen Lee · Pei-Chun Liao · IEEE Electron Device Letters · 2025年2月
本研究表明，通过设计 P 型区域、N 型结型场效应晶体管（JFET）区域和 N 型漂移区域的浓度和结构，可以调节平面金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET）和无 P 柱的结势垒肖特基（JBS）二极管的电容 - 电压（C - V）曲线中突变下降对应的电压。当上部 N 型区域的浓度远高于下部 N 型区域，且宽度比下方 N 型区域的宽度窄时，MOSFET 和 JBS 的 C - V 曲线均会出现突变下降。从测量结果来看，在本研究中，当上部 N 型区域的浓度是下部 N 型区域浓度的 5 ...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于4H-SiC MOSFET和JBS二极管C-V特性优化的研究具有重要的战略价值。碳化硅功率器件是光伏逆变器和储能变流器的核心组件，直接影响系统效率、功率密度和可靠性。 该研究通过精确设计P型区、N型JFET区和N型漂移区的掺杂浓度与结构，实现了对C-V曲线突降电压...
基于故障电流旁路的低压直流固态断路器
Fault Current Bypass-Based LVDC Solid-State Circuit Breakers
Reza Kheirollahi · Shuyan Zhao · Fei Lu · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年1月
本文提出了一种基于碳化硅（SiC）MOSFET的新型低压直流（LVDC）固态断路器（SSCB）。该方案通过故障电流旁路技术，使得金属氧化物压敏电阻（MOV）的钳位电压能够接近直流系统额定电压，从而有效降低了主开关和缓冲电路上的电压过冲，并提升了系统的最大断流能力。
解读: 该技术对阳光电源的储能系统（如PowerTitan、PowerStack）及电动汽车充电桩业务具有重要参考价值。随着直流微网和高压储能系统的普及，直流侧故障保护是提升系统安全性的核心。该方案利用SiC器件的高频特性实现更精准的故障电流旁路，有助于减小断路器体积并降低损耗。建议研发团队关注该拓扑在储能...
基于旋转滞后控制策略的并联SiC桥臂RMS电流均衡
RMS Current Balancing of Parallel SiC Bridge Arms Based on a Rotational Rest Control Strategy
Ruihao Song · Guangze Chen · Zhenbin Zhang · Zhen Li · IEEE Transactions on Power Electronics · 2026年4月
碳化硅（SiC）MOSFET因导通电阻差异导致并联桥臂间RMS电流分配不均。本文提出一种旋转滞后控制策略，旨在解决现有被动均流法成本高、灵活性差及主动均流法复杂的问题，实现并联SiC器件的高效电流均衡，提升功率变换器的可靠性与功率密度。
解读: 该技术对阳光电源的核心业务具有极高价值。随着阳光电源在组串式逆变器（如SG系列）和大型储能系统（如PowerTitan）中加速应用SiC功率模块以提升功率密度和效率，并联桥臂的均流问题直接影响模块的可靠性与寿命。该旋转滞后控制策略无需增加额外被动元件，通过控制算法即可实现电流均衡，有助于降低系统成本...
基于物理信息深度学习与稀疏数据的电力电子器件剩余寿命预测
Remaining Useful Life Prediction of Power Electronic Devices With Physics-Informed Deep Learning and Sparse Data
Le Gao · Chaoming Liu · Yiping Xiao · Chunhua Qi 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年11月
针对碳化硅（SiC）MOSFET在复杂环境下的剩余寿命（RUL）预测问题，本文提出了一种物理信息深度学习方法。该方法有效解决了现有深度学习模型在稀疏退化数据条件下预测精度不足的局限性，提升了电力电子系统在极端环境下的可靠性评估能力。
解读: 该技术对阳光电源的核心业务具有极高价值。随着SiC器件在组串式光伏逆变器和PowerTitan系列储能系统中的广泛应用，提升功率模块的可靠性预测能力至关重要。该方法通过物理模型与AI结合，能够在数据采集受限的实际工况下，精准评估器件寿命，从而优化iSolarCloud平台的运维策略，实现从“事后维修...
共源共栅GaN HEMT在非钳位感性开关下的鲁棒性
Robustness of Cascode GaN HEMTs in Unclamped Inductive Switching
Qihao Song · Ruizhe Zhang · Joseph Kozak · Jingcun Liu 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年4月
浪涌能量鲁棒性对汽车动力总成和电网等应用至关重要。与Si和SiC MOSFET不同，GaN HEMT缺乏雪崩能力，主要依靠过压能力承受浪涌能量。本文对共源共栅GaN HEMT在非钳位感性开关（UIS）条件下的浪涌能量鲁棒性进行了全面研究。
解读: 随着阳光电源在户用光伏逆变器及电动汽车充电桩领域对高功率密度和高效率的需求日益增长，GaN器件的应用潜力巨大。本文针对GaN HEMT在UIS条件下的鲁棒性研究，为阳光电源在设计高频、紧凑型功率变换模块时提供了关键的可靠性评估依据。建议研发团队在引入GaN器件时，重点关注其过压耐受特性，并优化驱动电...
采用芯片-陶瓷散热封装的SiC功率模块EMI抑制方法
EMI Mitigation for SiC Power Module With Chip-on-Ceramic Heatsink Packaging
Zhaobo Zhang · Wenzhi Zhou · Xibo Yuan · Elaheh Arjmand 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年8月
本信函提出采用陶瓷散热片上芯片封装方式，以在封装层面降低共模（CM）噪声，同时改善碳化硅（SiC）功率模块的热性能。该封装方式将碳化硅金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET）直接连接到金属化氮化铝（AlN）陶瓷散热片上，减少了开关节点与地之间的共模电容耦合，从而降低了共模噪声。搭建了一个400至200V的直流 - 直流降压转换器，以验证该封装方式在抑制共模噪声方面的有效性。实验结果表明，共模电流有所降低，与传统无基板模块相比，陶瓷散热片上芯片功率模块在5至20MHz频谱范围内的共...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项芯片直接封装于陶瓷散热器的SiC功率模块技术具有重要的战略价值。该技术通过减少开关节点与地之间的共模电容耦合，在5-20 MHz频段实现了超过5 dB的共模噪声抑制，这对我们的光伏逆变器和储能变流器产品具有直接应用意义。 在光伏逆变器领域，随着SiC器件的广泛应用，高...
重离子辐照引起SiC功率MOSFET栅氧损伤的研究
Investigation on Gate-Oxide Damage of SiC Power MOSFETs Induced by Heavy Ion
Ziwen Chen · Yuxiao Yang · Ruize Sun · Yijun Shi 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年6月
近期研究表明，碳化硅（SiC）功率MOSFET在重离子辐照后，在极低的漏极应力水平下就会出现故障，且结构损伤主要集中在氧化层。然而，其损伤机制尚未得到精确分析。本研究考察了器件在不同漏极偏置条件下的栅极损伤机制。在200 V漏极偏置下，1200 V SiC功率MOSFET的栅极结构未出现损伤。漏极偏置高于200 V时，器件的损伤位置集中在沟道区上方的氧化层。在以往的研究中，栅极电介质内皮秒级的瞬态电场被认为是氧化层损伤的主要原因；然而，仅这一机制无法解释本文所报道的现象。因此，本文通过计算重离子...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于SiC功率MOSFET栅氧化层重离子损伤机制的研究具有重要的战略意义。SiC器件已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，其可靠性直接影响系统的长期稳定运行。 该研究揭示了一个关键发现：在200V以上漏极偏置条件下，重离子辐照会在沟道区域上方的氧化层造...
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