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垂直堆叠级联GaN HEMT功率模块中的热行为研究
Thermal Behavior in Vertically Stacked Cascode GaN HEMT Power Modules including Mutual Heating, Dissipation Disturbance, and Solder Voids
Sungtaek Hwang · Eun Pyo Hong · Min-Ki Kim · Dong Keun Jang 等5人 · IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology · 2025年9月
与传统的横向配置相比，垂直堆叠式共源共栅氮化镓（GaN）功率器件具有显著的电气优势，包括降低寄生电感、设计紧凑以及功率密度高等。然而，将硅MOSFET直接堆叠在GaN HEMT上方会带来重大的热挑战。本研究确定了三个主要的热问题：芯片之间的相互加热、散热路径受限以及焊料空洞导致的热退化。有限元分析（FEA）模拟表明，由于这些影响，堆叠式设计的峰值温度比横向设计大约高30%。模拟还显示，焊料空洞，尤其是硅MOSFET下方的焊料空洞，会干扰垂直热流并加剧热点的形成。通过使用定制制造的模块在重复开关操...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，该论文揭示的垂直堆叠共源共栅GaN功率模块技术对我们在光伏逆变器和储能系统领域的产品升级具有重要参考价值。垂直堆叠架构能够显著降低寄生电感、提升功率密度，这与我们追求高效率、小型化逆变器的产品路线高度契合，特别是在户用储能和工商业储能系统中，紧凑设计可直接转化为系统成本优势...
一种用于4H-SiC MOSFET动态表征及超高结温电力电子变换器开发的紧凑型交错封装方法
Compact-Interleaved Packaging Method of Power Module With Dynamic Characterization of 4H-SiC MOSFET and Development of Power Electronic Converter at Extremely High Junction Temperature
Fengtao Yang · Laili Wang · Hang Kong · Mengyu Zhu 等10人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年1月
本文针对现有封装技术限制SiC器件高温应用的问题，提出了一种新型气密性金属封装方法。该方法通过优化结构实现了4H-SiC MOSFET在超高结温下的动态表征，并成功开发了相应的电力电子变换器，为提升SiC器件在极端高温环境下的可靠性与功率密度提供了技术路径。
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和PowerTitan/PowerStack储能系统向更高功率密度和更小体积演进，SiC器件的结温管理成为提升系统效率的关键。该封装方法有助于解决SiC器件在高温高频工况下的寄生参数与散热瓶颈，直接支撑公司下一代高功率密度逆变器及PCS产品...
一种基于Qdesat转移检测且具有鲁棒dv/dt抗扰性的高压SiC MOSFET超快短路保护方案
An Ultrafast Short-Circuit Protection for High-Voltage SiC MOSFETs Based on Qdesat-Transfer Detection With Robust dv/dt Noise Immunity
Qiling Chen · Hong Zhang · Dingkun Ma · Tianshu Yuan 等11人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 预计 2026年6月
本文提出了一种针对高压（>3.3 kV）SiC MOSFET的超快短路保护（SCP）方案。通过引入基于Qdesat转移的传感机制，该方案在面对高dv/dt噪声时表现出极强的抗扰性。该方法利用高dv/dt期间转移的Qdesat间接检测漏源电压降幅，从而判断MOSFET是否处于正常导通状态。
解读: 该技术对于阳光电源的高压功率变换产品至关重要。随着公司在大型地面光伏电站及高压储能系统（如PowerTitan系列）中逐步引入更高电压等级的SiC器件，短路保护的响应速度与抗干扰能力直接决定了系统的可靠性。该方案提出的Qdesat转移检测技术能有效解决高压SiC器件在高频开关下的误触发问题，建议研发...
电动汽车充电系统中宽禁带器件维也纳整流器的可靠性测试
Reliability Test on Vienna Rectifier for Wide Bandgap Devices in EV Charging Systems
Bharaneedharan Balasundaram · P. Suresh · Parvathy Rajendran · It Ee Lee 等5人 · IEEE Access · 2024年12月
本研究考察维也纳整流器配置中几种电子元件的可靠性，这是功率转换系统的关键拓扑。由于当今电力电子对效率、功率密度和运行可靠性要求更高，元件选择越来越重要。研究包括极端可靠性测试如温度循环、电气过载和高频长时间运行。GaN MOSFET在多方面优于Si和SiC MOSFET，如降低导通和开关损耗、更好热管理和随时间更一致的性能。虽然GaN MOSFET总体和特别在高频高温下性能更好，SiC MOSFET相比传统Si器件显示一些改进。电容、二极管、MOSFET和电感在不同应力条件下测试可靠性。二极管和...
解读: 该宽禁带器件可靠性研究对阳光电源充电桩产品具有核心价值。阳光在电动汽车充电领域布局快充桩和充电站，GaN和SiC器件是关键技术。该维也纳整流器可靠性测试结果验证了阳光SiC/GaN器件应用策略的正确性。阳光可优化充电模块设计，采用GaN器件提升高频性能和功率密度，降低热应力和提升系统可靠性，支持80...
面向功率电子生态设计的参数化生命周期评价模型：解决MOSFET-Si与HEMT-GaN技术问题
Parametric LCA model for power electronic ecodesign process: Addressing MOSFET-Si and HEMT-GaN technological issues
Li Fang · Yannis Rosset · Benoît Sarrazin · Pierre Lefranc 等5人 · IET Power Electronics · 2025年1月 · Vol.18
本研究提出一种面向功率电子生态设计的参数化生命周期评价模型，建立设计参数与环境影响之间的动态关联，支持产品全生命周期的优化。模型融合循环经济理念，可评估并实施维修、再利用和回收策略，提升功率电子产品的可持续性。通过DC-DC降压变换器的案例分析验证了模型的有效性，表明其在推动产品开发符合环保法规与可持续发展目标方面具有实用价值。
解读: 该参数化LCA生态设计模型对阳光电源功率电子产品线具有重要应用价值。在**ST储能变流器**和**SG光伏逆变器**开发中，可通过建立MOSFET-Si与HEMT-GaN器件选型的环境影响量化评估体系，优化功率模块设计决策。模型融合的循环经济理念可指导**PowerTitan储能系统**制定维修、模...
一种基于物理机理的SiC MOSFET与GaN HEMT变换器通用开关过程预测简易模型
A Simple and Physically Insightful Model for Generalized Switching Prediction of SiC MOSFET and GaN HEMT Based Converters
Christoph H. van der Broeck · Dennis Bura · Luis Camurca · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年4月
本研究提出了一种用于预测电力电子半桥中碳化硅（SiC）金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET）和氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）开关瞬态的简单且具有物理洞察力的模型。所提出的模型具有混合结构：它将基于人工神经网络（ANN）的器件电流和电容预测与代表开关单元和栅极驱动电路主要寄生参数的状态空间模型相结合。基于人工神经网络的器件模型有助于以简单的模型结构来表征不同的器件，这一点通过碳化硅MOSFET和氮化镓HEMT得到了验证。该状态空间模型是基于开关单元的最新模型方程推...
解读: 该开关建模技术对阳光电源的高频化产品设计具有重要指导意义。模型可直接应用于SG350HX等1500V大功率光伏逆变器和PowerTitan储能变流器的SiC器件优化设计，提升开关频率和功率密度。通过准确预测开关损耗和EMI特性，可优化驱动电路和散热设计，提高产品可靠性。对车载OBC等对功率密度要求高...
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