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具有66.5 mV/十倍频亚阈值摆幅和10⁹开/关比的MOCVD AlYN/GaN HEMT
MOCVD AlYN/GaN HEMTs with 66.5 mV/decade sub-threshold swing and 109 on/off ratio
Kazuki Nomoto · Isabel Streicher · Chandrashekhar Savant · Madhav Ramesh · Applied Physics Letters · 2025年6月 · Vol.126
本文报道了通过金属有机化学气相沉积（MOCVD）生长的AlYN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMTs），实现了优异的开关特性。器件展现出66.5 mV/decade的超低亚阈值摆幅，接近理论极限，同时获得高达10⁹的电流开/关比。该性能得益于高质量异质结界面与有效载流子调控，表明MOCVD技术在制备高性能GaN基低功耗电子器件方面具有巨大潜力，适用于下一代高频、高能效应用。
解读: 该MOCVD AlYN/GaN HEMT技术对阳光电源功率变换产品具有重要应用价值。66.5mV/decade的超低亚阈值摆幅和10⁹开关比特性，可显著提升SG系列光伏逆变器和ST系列储能变流器的开关效率，降低导通损耗。这一技术突破有望应用于新一代三电平拓扑中的GaN功率模块设计，为高频化设计提供器...
基于6英寸Si的MIS p-GaN隧穿栅HEMT：一种提升栅极可靠性的新方法
MIS p-GaN Tunneling Gate HEMTs on 6-In Si: A Novel Approach to Enhance Gate Reliability
Zhanfei Han · Xiangdong Li · Jian Ji · Qiushuang Li 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年2月
为了提高 p - GaN 栅高电子迁移率晶体管（HEMT）的栅极摆幅并降低栅极泄漏，本工作引入了具有超薄 Al₂O₃ 隧穿层的新型金属 - 绝缘体 - 半导体（MIS）p - GaN 隧穿栅 HEMT。通过改变原子层沉积（ALD）的氧源以及 MIS 结构中 Al₂O₃ 的厚度，我们得到以下结果：1）使用 H₂O 作为氧源进行 Al₂O₃ 沉积时引入的过量氢会严重使 Mg 掺杂剂失活，使阈值电压 $V_{\text {TH}}$ 负向漂移，并损害动态性能；2）MIS 结构可有效提高正向偏置栅极击穿...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项MIS p-GaN隧穿栅极HEMT技术对我们在光伏逆变器和储能系统中的功率器件应用具有重要战略意义。 该技术通过在p-GaN栅极结构中引入超薄Al2O3隧穿层，有效解决了传统p-GaN栅极HEMT的核心痛点。对于阳光电源的高功率密度逆变器产品，该技术带来的正向栅极击穿...
采用SiNx/AlN介质叠层的全凹槽型常关GaN MIS-HEMT器件稳定性提升
Improved Stability of Fully Recessed Normally-Off GaN MIS-HEMTs With SiNx/AlN Dielectric Stack
Yu Li · Guohao Yu · Ang Li · Haochen Zhang 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年7月
本研究对采用低压化学气相沉积（LPCVD）-氮化硅（SiNx）/原子层沉积（ALD）-氮化铝（AlN）或等离子体增强原子层沉积（PEALD）-二氧化硅（SiO₂）/ALD - AlN 介质叠层的氮化镓（GaN）金属 - 绝缘体 - 半导体高电子迁移率晶体管（MIS - HEMT）进行了对比研究。与 SiO₂/AlN MIS - HEMT 的阈值电压漂移（$\Delta {V}_{\text {TH}}$）为 2.0 V 相比，SiNx/AlN MIS - HEMT 在 150 °C 下表现出最小...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于常关型GaN MIS-HEMT器件的研究具有重要的战略价值。该研究通过采用LPCVD-SiNx/ALD-AlN介质堆栈方案，显著提升了器件的阈值电压稳定性，这直接关系到我们光伏逆变器和储能变流器的核心竞争力。 在技术价值层面，该器件在150°C高温下仅产生-0.2...
利用具有显著介电极化的高介电常数BaTiO3提升常关型AlGaN/GaN MOS-HEMT性能
Enhanced performance of normally-off AlGaN/GaN MOS-HEMTs taking advantage of extreme-k BaTiO3 with prominent dielectric polarization
Lin Hao · Ke Xu · Hui Guo · Pengfei Shao 等5人 · Applied Physics Letters · 2025年8月 · Vol.127
本文报道了一种通过引入高介电常数（extreme-k）且具有显著介电极化的钛酸钡（BaTiO3）绝缘层来显著提升常关型AlGaN/GaN金属氧化物半导体高电子迁移率晶体管（MOS-HEMT）性能的新方法。BaTiO3的强极化效应有效增强了栅控能力，提高了器件的阈值电压稳定性和开关比。实验结果表明，该器件展现出优异的常关特性、低亚阈值摆幅和高跨导，同时漏电流抑制能力显著改善。该策略为实现高性能、高可靠性GaN基功率电子器件提供了新的技术路径。
解读: 该BaTiO3栅极工艺创新对阳光电源的GaN功率器件应用具有重要价值。通过提升GaN器件的阈值电压稳定性和开关特性,可显著优化SG系列光伏逆变器和ST系列储能变流器的高频开关性能,提高系统功率密度。特别是在1500V高压系统中,改进的漏电流抑制能力有助于提升产品可靠性。这种高介电常数栅极技术也可用于...
高压射频应力下GaN HEMT中阻抗依赖性退化：电热与陷阱机制
Impedance-dependent degradation in GaN HEMTs under high-voltage RF stress: Electro-thermal and trap mechanisms
Linling Xu · Hui Guo · Nanjing Electronic Devices Institute · Jiaofen Yang 等5人 · Applied Physics Letters · 2025年7月 · Vol.127
研究了在高压射频应力下，不同负载阻抗条件下GaN高电子迁移率晶体管的退化行为。实验发现器件退化程度显著依赖于负载阻抗，低阻抗时退化更严重。结合电学与热学分析，表明高阻抗下自热效应更强，但低阻抗时更大的漏极电流导致焦耳热集中和电场加速，加剧了缺陷生成与载流子俘获。通过瞬态电流与脉冲I-V测试，识别出浅能级陷阱的激活是退化主因，并揭示了电热耦合与陷阱响应的协同作用机制。
解读: 该GaN HEMT阻抗依赖性退化机制研究对阳光电源功率器件应用具有重要价值。研究揭示的低阻抗下电流集中导致焦耳热与电场协同加速陷阱生成机制，可直接指导ST储能变流器和SG光伏逆变器中GaN器件的阻抗匹配设计。通过优化负载阻抗避开高退化区域，可提升PowerTitan储能系统和充电桩中GaN功率模块的...
通过解耦并联GaN HEMT降低轻载开关损耗
Desynchronizing Paralleled GaN HEMTs to Reduce Light-Load Switching Loss
Yanfeng Shen · Luke Shillaber · Hui Zhao · Yunlei Jiang 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年9月
为了实现更高电流等级，GaN HEMT并联是经济且必要的方案。然而，在轻载条件下，开关损耗成为主导，导致效率显著下降。本文提出了一种解耦控制策略，通过优化并联GaN器件的驱动时序，有效降低轻载开关损耗，提升整体功率转换效率。
解读: 该技术对于阳光电源的组串式逆变器及户用储能产品线具有重要参考价值。随着宽禁带半导体在光伏和储能领域的渗透，如何在高功率密度设计中平衡全负载范围的效率是核心挑战。通过解耦控制并联GaN器件，可以在不增加额外硬件成本的前提下，显著提升产品在轻载（如夜间待机或阴雨天）下的转换效率，助力提升iSolarCl...
GaN HEMT中输出电容磁滞损耗的软开关测量：一种谐振Sawyer-Tower测量方法
Soft-Switching CO Hysteresis Losses in GaN HEMTs: A Resonant-Sawyer-Tower Measurement Method
Hongkeng Zhu · Yuan Zong · Yassin AlNuaimee · Yoan Codjia 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年12月
本文针对GaN HEMT在软开关应用中输出电容（CO）充放电循环产生的固有耗散能量（Ediss）进行了研究。由于现有测量方法难以在真实工况下准确表征Ediss，本文提出了一种谐振Sawyer-Tower测量方法，旨在精确量化这些损耗，为功率器件选型及损耗机理分析提供理论支撑。
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追求，GaN器件的应用日益广泛。该研究提出的CO损耗测量方法，能帮助研发团队更精准地评估GaN器件在软开关拓扑（如LLC、DAB）中的实际表现，从而优化逆变器及充电桩的效率设计。建议在后续的高频化产品研发中，引入该测量方法以建立更...
GaN HEMT稳态开关过程中的输出电容损耗
Output Capacitance Loss of GaN HEMTs in Steady-State Switching
Qihao Song · Ruizhe Zhang · Qiang Li · Yuhao Zhang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年5月
本文针对高频应用中GaN HEMT输出电容（C_OSS）充放电产生的损耗问题，提出了一种基于非钳位电感开关（UIS）测试平台的简便损耗表征方法，为高频功率变换器的效率评估提供了新手段。
解读: 随着阳光电源在户用光伏逆变器及小型储能系统（如PowerStack）中对高功率密度和高效率的追求，GaN器件的应用趋势日益明显。该研究提出的C_OSS损耗表征方法，能够帮助研发团队更精准地评估GaN器件在高频开关下的损耗特性，从而优化逆变器及DC-DC变换器的磁性元件设计与驱动电路参数。建议在下一代...
利用转移的LPCVD生长h-BN缓解AlGaN/GaN HEMT中的自加热效应
Mitigation of self-heating in AlGaN/GaN HEMTs using transferred LPCVD-grown h-BN
Cheng Chang · Kad Dokwan Kook · Chenyang Lin · Xiang Zhang 等5人 · Applied Physics Letters · 2025年8月 · Vol.127
本文报道了一种通过转移低压化学气相沉积（LPCVD）生长的六方氮化硼（h-BN）来有效缓解AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMTs）中自加热效应的方法。将高质量h-BN薄膜集成于器件沟道附近，显著提升了横向热导率，改善了热量耗散。实验结果显示，器件的结温明显降低，连续工作下的温度上升减少了约40%，同时保持了良好的电学性能。该策略为提升第三代半导体器件的热管理能力提供了可行路径。
解读: 该研究提出的h-BN散热方案对阳光电源的GaN功率器件应用具有重要参考价值。通过LPCVD生长h-BN提升横向热导率的方法,可显著改善SG系列高频光伏逆变器和ST系列储能变流器中GaN器件的散热性能,有助于提高功率密度。结温降低40%的效果对车载OBC等对功率密度要求高的产品尤为重要。这一散热创新为...
一种用于VHF变换器中eGaN HEMT的数字自适应驱动方案
A Digital Adaptive Driving Scheme for eGaN HEMTs in VHF Converters
Zhi-Liang Zhang · Zhou Dong · Xue-Wen Zou · Xiaoyong Ren · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年8月
针对甚高频（VHF）变换器中因eGaN控制管与同步整流管驱动时序失配导致的效率下降问题，本文提出了一种数字自适应驱动方案。该方案通过建立状态空间模型，实现了在全输入电压范围内对控制信号和同步整流信号的精确动态调整，有效提升了变换效率。
解读: 该技术对阳光电源的户用光伏逆变器及小型化储能产品具有重要参考价值。随着功率密度要求的不断提升，VHF变换技术是实现逆变器小型化、轻量化的关键路径。eGaN器件的应用能显著降低开关损耗，但其对驱动时序极为敏感。该数字自适应驱动方案可优化阳光电源在微型逆变器或高频DC-DC模块中的效率表现，建议研发团队...
650-V肖特基p型GaN HEMT在反向导通应力下的可靠性评估
Reliability Assessment of 650-V Schottky p-GaN HEMTs Under Reverse Conduction Stress
M. Millesimo · C. Fiegna · S. A. Smerzi · F. Iucolano 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年6月
基于氮化镓（GaN）的高电子迁移率晶体管（HEMT）能够在反向导通模式下高效运行，无需本征反并联二极管，从而降低了功率损耗并实现了更高的开关频率。本研究针对具有不同栅极几何形状的器件，探究了肖特基p - GaN栅极HEMT（SP - HEMT）在反向导通模式下的退化机制。研究评估了阈值电压漂移（$\Delta {V}_{\text {TH}}$）、导通电阻漂移（$\Delta {R}_{\text {ON}}$）以及器件在一系列温度（$10~^{\circ }$C 至 $175~^{\circ ...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于650V肖特基p-GaN HEMT器件反向导通可靠性的研究具有重要的战略意义。GaN功率器件凭借其无需反并联二极管即可高效反向导通的特性，能够显著降低功率损耗并提升开关频率，这与我们在光伏逆变器和储能变流器领域追求的高效率、高功率密度目标高度契合。 该研究揭示的两...
氢对AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管电学特性及缺陷的影响
Effect of hydrogen on electrical properties and defects of AlGaN/GaN HEMTs
De Santi · Applied Physics Letters · 2025年6月 · Vol.126
本文研究了室温氢气处理后AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）的电学特性，并分析了氢气作用于AlGaN/GaN HEMT的物理机制。氢气处理后，器件的开关比从2.2×10³提高到3.2×10³，最大跨导也有所增加，而阈值电压几乎保持不变。与未处理的器件相比，氢气处理后器件的栅延迟特性得到了改善。通过低频噪声表征方法发现，与未处理的器件相比，氢气处理后AlGaN/GaN HEMT的内部缺陷密度有更明显的降低。这一机制可归因于氢原子通过形成N - H和Si - H等键对漏极和栅极电极之间S...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于氢处理改善AlGaN/GaN HEMT器件性能的研究具有重要的战略意义。GaN（氮化镓）功率器件是新一代高效电力电子技术的核心，在我们的光伏逆变器和储能变流器产品中，GaN器件能够实现更高的开关频率、更低的导通损耗和更紧凑的系统设计，这直接关系到产品的功率密度和转换...
重复过压开关下GaN HEMT的在线RDS(on)表征与寿命预测
In-situ RDS(on) Characterization and Lifetime Projection of GaN HEMTs Under Repetitive Overvoltage Switching
Ruizhe Zhang · Ricardo Garcia · Robert Strittmatter · Yuhao Zhang 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年9月
本文针对GaN HEMT在高转换速率开关条件下的瞬态电压过冲现象，首次准确表征了重复过压应力下动态导通电阻（RDS(ON)）的演变规律，并提出了相应的寿命预测模型，为评估GaN器件在电力电子应用中的可靠性提供了关键参考。
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器件的应用日益广泛。本文提出的动态导通电阻表征及寿命预测方法，对于优化阳光电源高频开关电路的设计、提升产品在复杂工况下的可靠性具有重要指导意义。建议研发团队参考该研究，在组串式逆变器和充电桩的功率模块设计中，建立针对GaN...
通过层状C/Fe掺杂GaN缓冲层提升GaN HEMT的击穿电压和射频功率特性
Improved Breakdown Voltage and RF Power Characteristics of GaN HEMTs by Layered C/Fe-Doped GaN Buffer
Qian Yu · Meng Zhang · Ling Yang · Zou Xu 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年8月
本文提出了一种创新的层状氮化镓（GaN）缓冲层结构。该结构上层为低浓度碳（C）掺杂层，下层为铝镓氮/氮化镓（AlGaN/GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）中常用的铁（Fe）掺杂氮化镓缓冲层。在抑制铁掺杂拖尾效应的同时，氮化镓高电子迁移率晶体管的击穿电压从128 V提高到了174 V。由于铁掺杂拖尾效应得到抑制，晶体管的迁移率和跨导（ $\text {g}_{m}\text {)}$ ）也得到显著改善。 ${5}\times {10}^{{16}}$ /cm³的碳掺杂浓度不会明显加剧氮化镓高电...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于分层C/Fe掺杂GaN缓冲层的HEMT技术突破具有重要的战略价值。该技术通过创新的双层掺杂结构，将器件击穿电压从128V提升至174V，同时显著改善了跨导和载流子迁移率，这对我们在高功率密度逆变器和储能变流器领域的产品升级具有直接意义。 在光伏逆变器应用中，更高的...
基于直流和小信号射频测量的140–180 nm AlGaN/GaN HEMT温度依赖特性表征
Temperature dependent characterization of 140–180 nm AlGaN/GaN HEMTs using DC and small-signal RF measurements
Karen Nishimura · Gary Hughes · Isaac Wildeson · Puneet Srivastava 等5人 · Applied Physics Letters · 2025年8月 · Vol.127
本文通过直流和小信号射频测量，系统研究了140–180 nm栅长AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管在不同温度下的电学特性。实验涵盖了从室温至高温范围的器件性能变化，提取了跨导、漏极电流、载流子迁移率及寄生参数等关键指标随温度的变化规律。结果表明，随着温度升高，器件的跨导和饱和电流显著下降，同时寄生电阻增大，影响高频性能。该研究为AlGaN/GaN HEMT在高温环境下的可靠性评估与电路设计提供了重要参考。
解读: 该研究对阳光电源的GaN功率器件应用具有重要参考价值。温度特性表征结果可直接指导SG系列高频光伏逆变器和ST系列储能变流器的GaN器件选型与散热设计。特别是对于大功率密度设计的PowerTitan储能系统，研究揭示的高温下跨导和饱和电流下降特性,有助于优化GaN器件的工作点设置和过温保护策略。同时,...
采用数字刻蚀技术实现单片集成的E/D模式三栅AlGaN/GaN MIS-HEMT稳定高温工作
Stable high-temperature operation of E/D-mode tri-gate AlGaN/GaN MIS-HEMTs with digital recess technique for monolithic integration
Weisheng Wang · United Kingdom · Zhangjiang Laboratory · Ang Li 等5人 · Applied Physics Letters · 2025年9月 · Vol.127
本文报道了一种基于数字刻蚀技术的E/D模式三栅AlGaN/GaN金属-绝缘体-半导体高电子迁移率晶体管（MIS-HEMT），实现了稳定的高温工作性能。该器件通过精确控制栅下势垒层的数字刻蚀深度，有效调节阈值电压，兼容单片集成工艺。实验结果表明，在250°C高温环境下，器件仍保持良好的开关特性与电流稳定性，漏电流抑制显著，栅极可靠性优异。该技术为高温、高密度GaN基集成电路的单片集成提供了可行方案。
解读: 该E/D模式GaN MIS-HEMT高温稳定技术对阳光电源功率器件应用具有重要价值。数字刻蚀技术实现的阈值电压精确调控和单片集成能力，可直接应用于ST系列储能变流器和SG光伏逆变器的GaN功率模块设计，通过E/D模式混合集成提升驱动电路集成度，减少外围器件。250°C高温稳定运行特性满足PowerT...
共源共栅GaN HEMT短路振荡研究
Investigation on the Short-Circuit Oscillation of Cascode GaN HEMTs
Peng Xue · Luca Maresca · Michele Riccio · Giovanni Breglio 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年6月
本文研究了共源共栅（Cascode）氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）在短路条件下产生的自激振荡现象。研究发现，该振荡在短路事件中被激发，且栅极电阻RG对抑制该振荡的效果并不显著。
解读: 随着阳光电源在户用光伏逆变器及高频化功率变换器中对GaN器件的应用探索，该研究具有重要参考价值。Cascode GaN器件在极端短路工况下的自激振荡可能导致器件失效，影响逆变器可靠性。建议研发团队在设计驱动电路及短路保护策略时，不能仅依赖增加栅极电阻，需结合寄生参数优化PCB布局，或采用更先进的快速...
基于3纳米绝缘层的高性能MIM/p-GaN栅极HEMT
High-Performance MIM/p-GaN Gate HEMTs With a 3-nm Insulator for Power Conversion
Zhibo Cheng · Xiangdong Li · Jian Ji · Lu Yu 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年3月
正向偏置栅极击穿电压 ${V}_{\text {G- {BD}}}$ 较低的肖特基型 p - GaN 栅极高电子迁移率晶体管（HEMT）在开关过程中容易发生故障。在这项工作中，提出了一种在 p - GaN 层顶部具有 TiN/Al₂O₃/TiN（30/3/40 纳米）金属 - 绝缘体 - 金属（MIM）结构的高性能 MIM/p - GaN 栅极 HEMT。与传统的肖特基型参考器件相比，MIM/p - GaN 栅极结构成功地将 ${V}_{\text {G- {BD}}}$ 从 11.4 V 提高...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项MIM/p-GaN栅极HEMT技术对我们的核心产品线具有重要战略价值。该技术通过在p-GaN层上集成超薄3nm Al2O3绝缘层的金属-绝缘体-金属结构，将栅极击穿电压从11.4V提升至14.1V，最大工作栅压从5.1V提升至7.0V，这直接解决了传统肖特基型p-GaN...
一种GaN基高频DC-DC变换器寄生电感最小化的多回路方法
A Multiloop Method for Minimization of Parasitic Inductance in GaN-Based High-Frequency DC–DC Converter
Kangping Wang · Laili Wang · Xu Yang · Xiangjun Zeng 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年6月
氮化镓（GaN）HEMT因其高开关速度和低导通电阻，在高效高密度DC-DC变换器中极具潜力。然而，其高开关速度对寄生电感高度敏感，易导致电压尖峰和驱动安全问题。本文提出一种多回路方法，旨在有效最小化GaN器件应用中的寄生电感，提升变换器性能。
解读: 该技术对阳光电源的高功率密度产品线至关重要。随着户用光伏逆变器及小型储能系统（如PowerStack）向更高频率、更小体积演进，GaN器件的应用成为提升效率的关键。该多回路寄生电感抑制方法可直接应用于阳光电源的功率模块设计与PCB布局优化，有助于解决高频开关下的电压过冲问题，提升系统可靠性。建议研发...
一种具有单因素实验能力的GaN HEMT动态导通电阻测量灵活装置
A Flexible Setup for Dynamic On-State Resistance Measurements of GaN HEMTs With One-Factor-at-a-Time Capability
Mathias C. J. Weiser · Viktor Köhnlein · Ingmar Kallfass · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年6月
本文提出了一种用于表征GaN HEMT陷阱效应的测量电路。该电路通过将高压源与负载电流生成分离，实现了极高的灵活性。该装置支持任意脉冲配置，适用于单脉冲及连续脉冲工作模式，能够有效评估GaN器件在实际功率变换过程中的动态导通电阻特性。
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器件的应用前景广阔。该研究提出的动态导通电阻测量方法，能够精准评估GaN器件在高速开关过程中的损耗与陷阱效应，对于优化逆变器及充电桩的功率模块设计、提升整机效率具有重要参考价值。建议研发团队将其引入功率器件选型测试流程，以应...
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