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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...
垂直GaN-on-Si沟槽MOSFET关断状态偏置诱导不稳定性实验与数值分析
Experimental and Numerical Analysis of Off-State Bias Induced Instabilities in Vertical GaN-on-Si Trench MOSFETs
Nicolò Zagni · Manuel Fregolent · Giovanni Verzellesi · Francesco Bergamin 等11人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年11月
本文分析了伪垂直GaN-on-Si沟槽MOSFET（TMOS）在关断状态应力下的阈值电压（VT）动态不稳定性。实验表明，关断应力会导致VT逐渐升高，且仅在高温循环后才能完全恢复，在室温下表现为永久性退化。
解读: GaN作为第三代宽禁带半导体，在提升功率密度和转换效率方面具有巨大潜力。该研究揭示了垂直GaN沟槽器件在关断状态下的阈值漂移机理，这对阳光电源未来在户用光伏逆变器及小型化储能PCS中引入高性能GaN器件至关重要。建议研发团队在评估GaN器件选型时，重点关注其在高温环境下的长期可靠性与阈值稳定性，并针...
关于单片集成GaN-on-AlN/SiC晶体管的实验研究
Experimental Investigation of GaN-on-AlN/SiC Transistors With Regard to Monolithic Integration
Xiaomeng Geng · Nick Wieczorek · Mihaela Wolf · Carsten Kuring 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年10月
本文介绍了新型GaN-on-AlN/SiC功率HEMT器件。相比传统的GaN-on-Si HEMT，该器件有效克服了公共衬底引起的背栅效应，显著提升了器件性能，为实现功率器件的单片集成提供了技术路径。
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小型化的追求，GaN器件的应用至关重要。该研究提出的GaN-on-AlN/SiC技术通过抑制背栅效应，解决了单片集成中的关键瓶颈，有助于进一步减小逆变器及充电模块的体积，提升开关频率。建议研发团队关注该技术在下一代高频、高效率功率模块中的...
一种200mm E-Mode GaN-on-Si功率HEMT可靠性与寿命评估新方法
A Novel Evaluation Methodology for the Reliability and Lifetime of 200 mm E-Mode GaN-on-Si Power HEMTs
Jingyu Shen · Chao Yang · Liang Jing · Ping Li 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年5月
本文提出了一种针对增强型AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）的可靠性与寿命评估新方法。以工业级200mm Si CMOS兼容平台制造的商用100V E-mode GaN-on-Si功率HEMT为例，详细介绍了包括晶圆级可靠性测试（WLRT）在内的评估流程，为宽禁带半导体器件的可靠性验证提供了实用参考。
解读: GaN作为宽禁带半导体，在提升阳光电源户用光伏逆变器及小型化充电桩的功率密度和转换效率方面具有巨大潜力。本文提出的可靠性评估方法对于公司评估GaN器件在工业化应用中的长期稳定性至关重要。建议研发团队参考该评估流程，建立针对GaN功率器件的入库筛选标准，以加速其在下一代高频、高效率户用逆变器及便携式储...
基于硅基氮化镓肖特基势垒二极管的超紧凑高频功率集成电路
Ultra-compact, High-Frequency Power Integrated Circuits Based on GaN-on-Si Schottky Barrier Diodes
Luca Nela · Remco Van Erp · Georgios Kampitsis · Halil Kerim Yildirim 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年2月
本文展示了硅基氮化镓（GaN-on-Si）三阳极肖特基势垒二极管（SBDs）的规模化应用。尽管GaN晶体管已广泛应用，但GaN二极管的商业化进程滞后。研究验证了该器件在提升功率电路设计性能及实现超紧凑、高频化方面的潜力。
解读: 该技术对阳光电源的组串式逆变器及户用储能产品具有重要参考价值。随着光伏和储能系统向高功率密度和高频化演进，GaN器件在减小磁性元件体积、提升整机效率方面优势显著。建议研发团队关注GaN-on-Si SBD的可靠性验证，探索其在微型逆变器或高频DC-DC变换器中的应用，以进一步优化PowerStack...
基于PCB嵌入式GaN-on-Si半桥及驱动IC与片上栅极和直流母线电容
PCB-Embedded GaN-on-Si Half-Bridge and Driver ICs With On-Package Gate and DC-Link Capacitors
Stefan Moench · Richard Reiner · Patrick Waltereit · Fouad Benkhelifa 等13人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年1月
本文提出了一种通过将两个GaN-on-Si IC嵌入PCB中，实现低电感半桥及驱动器封装的方法，并集成了片上栅极和直流母线电容。该技术解决了传统单片集成方案中外部电容互连寄生参数大的难题，有效降低了功率回路电感，提升了高频开关性能。
解读: 该技术通过PCB嵌入式封装显著降低了寄生电感，是提升功率密度和开关频率的关键路径。对于阳光电源的组串式光伏逆变器及户用储能系统，采用GaN器件并优化封装设计，可进一步减小体积、提升转换效率。建议研发团队关注该嵌入式封装工艺在下一代高频化、小型化逆变器中的应用潜力，特别是在追求极致功率密度的户用产品线...
硅基氮化镓高电子迁移率晶体管中的动态导通电阻：起源、依赖性及未来表征框架
Dynamic on-Resistance in GaN-on-Si HEMTs: Origins, Dependencies, and Future Characterization Frameworks
Grayson Zulauf · Mattia Guacci · Johann W. Kolar · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年6月
本文探讨了GaN HEMT器件中存在的动态导通电阻（dRon）现象，即器件开启瞬间的导通电阻高于直流稳态值。该现象会导致传导损耗显著增加，但现有文献对其严重程度的评估存在较大差异。文章分析了dRon的物理起源与影响因素，并提出了标准化的表征框架，旨在解决行业内对该效应评估不一致的问题。
解读: 随着阳光电源在户用光伏逆变器及小型化充电桩产品中对高功率密度要求的提升，GaN器件的应用潜力巨大。dRon效应直接影响功率模块的转换效率与热稳定性，是制约GaN在高频、高压场景下可靠应用的关键瓶颈。建议研发团队参考文中的表征框架，建立针对GaN功率模块的动态损耗评估标准，优化驱动电路设计以抑制dRo...
硅基氮化镓异质结构的压电特性及其对开关运行寿命的影响
Piezoelectric Properties of GaN-on-Si Heterostructures and Their Implications on Lifetime During Switching Operation
F. P. Pribahsnik · M. Bernardoni · M. Nelhiebel · M. Mataln 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年1月
由于氮化镓（GaN）固有的压电特性，基于该技术的器件在循环开关运行中易产生机电诱导的谐振现象。本文提出了一种对GaN-on-Si测试异质结构的机械谐振进行建模的方法，并评估了谐振情况下应力对器件寿命的影响。
解读: 随着阳光电源在户用光伏逆变器及小型化储能产品中对高功率密度要求的提升，GaN器件的应用潜力巨大。该研究揭示了GaN-on-Si器件在高速开关下的压电效应与机械谐振风险，这对公司研发团队在进行功率模块选型、驱动电路设计及长期可靠性评估时具有重要参考价值。建议在后续高频化逆变器产品开发中，重点关注GaN...
一种用于车载应用、具有自生成开关信号的全集成电感式GaN升压转换器
A Fully Integrated Inductor-Based GaN Boost Converter With Self-Generated Switching Signal for Vehicular Applications
Pilsoon Choi · Ujwal Radhakrishna · Chirn-Chye Boon · Dimitri Antoniadis 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2016年8月
本文提出了一种基于电感的GaN直流升压转换器，通过自生成开关信号技术，省去了驱动大型晶体管开关所需的功率和面积消耗型栅极驱动器。该电路采用0.25μm GaN-on-SiC工艺，将所有有源和无源元件集成在3mm×3mm的芯片上。在680MHz开关频率下，输出电压为20V时，功率密度达到0.24 W/mm²，适用于车载应用。
解读: 该技术展示了GaN器件在极高频集成化设计中的潜力，对阳光电源的电动汽车充电桩及户用光伏逆变器产品线具有重要参考价值。通过省去栅极驱动器并实现高集成度，可显著提升功率密度并降低系统体积。建议研发团队关注其自激振荡控制策略在小型化辅助电源或车载充电模块（OBC）中的应用可行性，以进一步优化阳光电源充电桩...
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