Jiahao Hu · Xiaochuan Deng · Tao Xu · Haibo Wu 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年7月

在这篇快报中，研究了碳化硅（SiC）金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET）在总电离剂量辐照下由动态栅极应力引起的栅极氧化物退化情况，以准确评估……

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于SiC MOSFET栅极氧化层在辐射环境下动态应力退化机制的研究具有重要的战略意义。SiC功率器件已成为我们新一代光伏逆变器和储能变流器的核心部件，其可靠性直接影响产品在极端环境下的表现。 该研究聚焦于总剂量辐射与动态栅极应力的耦合效应，这对我们在特殊应用场景具有...

作者未知 · IEEE Electron Device Letters · 2025年1月

本文介绍了 5kV 深度注入碳化硅（SiC）超结（SJ）金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET）的研发与特性表征。在这些开关器件中，采用三轮外延过生长和超高能注入（UHEI）工艺形成了深度为 36μm 的 n 型和 p 型 SJ 柱。我们成功制造出柱间距分别为 8μm、10μm 和 12μm 的 SJ MOSFET，在室温下实现了 9.5mΩ·cm²的比导通电阻（Rₒₙ,ₛₚ），比 SiC 单极极限低 25%。这些器件还展现出在 5.1kV 下的尖锐雪崩击穿特性，且漏电流密度较低...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项5kV SiC超级结MOSFET技术具有重要的战略价值。该技术通过深注入工艺实现的超级结结构，将比导通电阻降至9.5 mΩ·cm²，突破了SiC单极型器件理论极限25%，这对我们在大功率光伏逆变器和储能变流器领域的产品竞争力提升具有直接意义。 在光伏1500V系统和正...

作者未知 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年1月

在这封信中，我们表明，通过采用重掺杂沟道以降低沟道电阻，并使用高导热性的碳化硅（SiC）衬底来增强散热，基于碳化硅衬底的β - Ga₂O₃射频（RF）功率金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET）能够在C波段应用中实现高输出功率密度（${P}_{\text {out}}$）。通过这些措施，基于碳化硅衬底的β - Ga₂O₃射频MOSFET展现出730 mA/mm的漏极电流密度（${I}_{\text {D}}$）和81 mS/mm的峰值跨导（$g_m$）。因此，其截止频率（${f}...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项β-Ga₂O₃射频功率MOSFET技术虽然聚焦于C波段高频应用，但其底层技术突破对我们的核心业务具有重要启示意义。 该研究通过重掺杂沟道降低通态电阻和采用高导热SiC基板抑制自热效应的技术路径，与我们在光伏逆变器和储能变流器中面临的功率密度提升和热管理挑战高度契合。特...

Haoming Wang · Chao Peng · Zhifeng Lei · Zhangang Zhang 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年4月

本文通过激光辐照研究了碳化硅（SiC）功率金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET）的单粒子效应（SEE）。在脉冲激光双光子吸收（TPA）条件下，观察到了单粒子烧毁（SEB）和漏电流增加现象。获得了对应不同偏置电压的单粒子效应能量阈值。提出了一种改进的等效线性能量转移（ELET）模型，用于关联碳化硅MOSFET中激光诱导的单粒子效应和重离子诱导的单粒子效应。实验结果表明，当激光能量超过42纳焦时，改进模型得到的等效线性能量转移值与重离子实验得到的线性能量转移（LET）值之间的误差低...

解读: 作为全球领先的新能源设备供应商，阳光电源在光伏逆变器和储能系统中大量采用SiC功率MOSFET以提升系统效率和功率密度。该论文针对SiC器件单粒子效应的激光测试方法研究，对我们产品的可靠性验证具有重要战略意义。 从业务应用角度看，单粒子效应是影响功率器件长期可靠性的关键因素，尤其在高海拔光伏电站、...

Mathis Picot-Digoix · Frédéric Richardeau · Jean-Marc Blaquière · Sébastien Vinnac 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年10月

由于碳化硅/二氧化硅界面质量不佳以及其栅氧化层较薄，碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管（SiC MOSFET）比硅金属氧化物半导体场效应晶体管（Si MOSFET）更易受电荷俘获机制的影响。随着时间的推移，这些现象会加剧，导致晶体管性能下降和损耗增加。为了监测这种老化机制，本文提出了一种模拟方法，用于从栅极电压（$V_{GS}$）波形中提取一个新发现的健康指标。这是通过使用双通道有源栅极驱动器减缓特定的导通过程来实现的。随后，该在线健康监测方法在一台1200 V - 36 A的碳化硅金属氧化物半...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于栅极电压监测的SiC MOSFET在线健康管理技术具有重要的战略价值。作为光伏逆变器和储能系统的核心功率器件，SiC MOSFET的可靠性直接影响系统的整体性能和生命周期成本。 该技术针对SiC器件固有的电荷俘获机制导致的性能退化问题，提出了创新的模拟监测方法。通...

作者未知 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年1月

芯片温度对于评估碳化硅金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（SiC MOSFET）的浪涌可靠性至关重要。与正常情况下传统依赖虚拟结温不同，评估浪涌条件下芯片上的非均匀温度分布对于器件的稳健性和现场可靠性至关重要。本文提出了一种用于计算 SiC MOSFET 温度的新型场 - 路耦合模型。所提出的场 - 路耦合模型能够在电路仿真平台内实现温度场和电路的协同计算，捕捉芯片上电气和热特性的空间分布。通过三种不同的测试条件验证了场 - 路耦合计算模型的有效性。分析了不同浪涌电流幅值下 SiC MOS...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项SiC MOSFET电热耦合建模技术具有重要的战略价值。作为光伏逆变器和储能系统的核心功率器件，SiC MOSFET在电网浪涌、短路故障等极端工况下的可靠性直接关系到产品的现场表现和质量口碑。 该论文提出的场路耦合模型突破了传统虚拟结温计算的局限性，能够精确预测芯片在...

Yu Xiao · Zhixing He · Zongjian Li · Biao Liu 等6人 · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2025年1月

串联碳化硅（SiC）MOSFET在简化高压变流器拓扑与控制方面具有显著优势，但其门极信号传输与驱动电源仍面临高隔离要求和信号串扰难题。本文提出一种基于级联自举电路的非隔离门极驱动拓扑，仅需一个非隔离电源和单一门极信号即可驱动多个串联器件，有效降低系统复杂度。门极信号路径采用光耦隔离，避免了信号串扰；同时引入缓冲电路，在开通过程中实现电压钳位与电容电压自动均压。通过构建6 kV至24 V的四管串联反激变换器实验平台验证了该拓扑的可行性，实验结果表明其在6.05 kV输入、32 kHz开关频率下可稳...

解读: 该单门极驱动与非隔离供电技术对阳光电源高压产品线具有重要应用价值。在ST系列储能变流器和1500V光伏逆变器中，串联SiC-MOSFET可简化多电平拓扑设计，该技术通过级联自举电路实现单信号驱动多器件，显著降低隔离驱动电源数量和成本，同时光耦隔离方案有效解决高压应用中的信号串扰问题。对PowerTi...

Yi Jiang · Cancan Li · Liming Che · Yizhuo Dong 等6人 · IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology · 2024年11月

与传统的硅绝缘栅双极型晶体管（IGBT）相比，碳化硅（SiC）金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET）的芯片面积通常较小。大面积（10×10 毫米）碳化硅 MOSFET 的性能有待研究。本文对大面积碳化硅 MOSFET 与常规尺寸（5×5 毫米）碳化硅 MOSFET 并联时的电热特性进行了分析。结果表明，与常规尺寸芯片相比，大面积芯片优化了封装参数，减轻了电流不平衡问题，并且在双面冷却（DSC）模块中具有更好的热性能。制作了采用大面积芯片的 SOT - 227 模块，并对该模块的...

解读: 从阳光电源的业务角度分析，这项关于大面积SiC MOSFET双面冷却功率模块的研究具有重要的战略价值。SiC功率器件是我们光伏逆变器和储能变流器的核心部件，直接影响系统的功率密度、效率和可靠性。 该研究提出的10×10mm大面积SiC MOSFET相比传统5×5mm芯片并联方案，在多个维度展现出显...

Flavio Enrico Bergamaschi · Jefferson Almeida Matos · Jaime Calçade Rodrigues · Giovanni Almeida Matos 等9人 · Solid-State Electronics · 2025年1月 · Vol.229

摘要 本文采用栅极电阻测温技术，对体硅绝缘层（SOI）纳米线MOSFET在300 K至4.2 K环境温度范围内的自加热效应进行了实验评估。提取了器件沟道区域的温度升高值，并获得了微分热阻，将其作为器件温度的函数进行绘图分析。尽管单根纳米线耗散的功率较低，但随着工作温度的降低，沟道区域的温升从室温下的约6 K增加至低温下的53 K。与宽沟道器件相比，纳米线器件的热阻显著更低；然而，这两类晶体管在极低器件温度下均表现出微分热阻的急剧上升。

解读: 该SOI纳米线MOSFET自热效应研究对阳光电源SiC功率器件应用具有重要参考价值。研究揭示低温环境下热阻急剧增加现象,这对ST系列储能变流器和SG逆变器在高海拔、极寒地区部署至关重要。纳米线结构展现的更低热阻特性,可指导PowerTitan系统中SiC器件的散热设计优化,特别是三电平拓扑中开关器件...

作者未知 · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.127

在150 nm厚的外延层上制备了硼掺杂金刚石（B-diamond）金属-氧化物-半导体场效应晶体管（MOSFET）。测得其阈值电压为-8.0 V，表现出关态常闭特性。由于硼掺杂剂的高电离能及较薄的外延层，B-diamond中形成的空穴数量有限，且可能被Al2O3/B-diamond界面捕获，导致器件呈现常闭行为。该B-diamond MOSFET的绝对击穿电压超过1.7 kV，在栅-漏电极间距为11.3 μm时，计算得到击穿电场达1.52 MV/cm，超过以往同类器件两倍以上。

解读: 该常闭型金刚石MOSFET技术对阳光电源功率器件应用具有前瞻价值。1.7kV击穿电压和1.52MV/cm击穿电场强度显著超越现有SiC器件性能，可应用于ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的高压功率模块设计。金刚石材料的超宽禁带特性（5.5eV）可实现更高工作温度和更低导通损耗，优化三电平拓扑效率...

作者未知 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年1月

本文提出了一种单输入、双输出数字栅极驱动器（DGD）集成电路，以解决两个并联碳化硅（SiC）金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET）中器件特性变化问题以及印刷电路板（PCB）上寄生电感变化问题。本文在全球范围内首次实现了以下所有目标：1）在栅极驱动器集成电路上完全集成两个传感器输出处理电路、两个数字栅极驱动器以及检测和均衡两个并联碳化硅 MOSFET 漏极电流变化所需的控制器；2）在闭环中均衡每个 MOSFET 漏极电流的直流和浪涌分量；3）在总共四种条件下进行漏极电流均衡的演示...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项单输入双输出数字栅极驱动IC技术具有重要的战略价值。在我们的大功率光伏逆变器和储能变流器产品中，SiC MOSFET并联应用已成为提升功率密度和效率的关键技术路径。当前业界面临的核心挑战正是该论文所针对的问题：器件特性差异和PCB寄生参数不一致导致的电流不均衡，这直接影...

Yixin Shi · Dingmeng Guo · Xiaoning Zhang · Yaogong Wang 等6人 · IET Power Electronics · 2025年5月 · Vol.18

针对传统无源均衡方法在串联碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管（SiC-MOSFET）电路中难以实现均匀电压均衡的问题，提出一种基于负载侧的非均匀电阻-电容-二极管（NRCD）均衡方法。该方法考虑驱动电路寄生参数的影响，通过计算各SiC-MOSFET的均衡电容值，实现电路电压均衡的最优匹配，有效提升高频快速开关条件下的电压均衡性能。

解读: 该非均匀电压均衡技术对阳光电源高压大功率产品具有重要应用价值。在ST系列储能变流器和SG系列1500V光伏逆变器中，串联SiC MOSFET是实现高电压等级的关键方案，但传统均压方法难以应对高频快速开关工况。该研究提出的NRCD方法通过优化各器件均衡电容值，可有效改善PowerTitan等大型储能系...

Ruei-Ci Wu · Kung-Yen Lee · Pei-Chun Liao · IEEE Electron Device Letters · 2024年12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...

Mingkai Cui · Lei Chen · Yulong Pei · Feng Chai · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年8月

基于开尔文源极连接的碳化硅（SiC）金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）在基于桥式配置电路的功率变换器中得到了广泛应用，但串扰会显著影响其可靠性并限制其应用潜力。针对这一问题，本文提出了一种基于硬件闭环控制的有源栅极驱动器（AGD）。设计了一种简单的硬件闭环控制器来调节碳化硅MOSFET的栅源电压。一方面，闭环结构可以在线降低串扰峰值电压。另一方面，由于闭环结构能够确保栅源电压收敛，因此可以采用更高的驱动电压来缩短开关时间和降低功率损耗。与传统方法相比，所提出的有源栅极驱动器能够在不增加...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于硬件闭环控制的SiC MOSFET有源栅极驱动技术具有重要的战略价值。在我们的光伏逆变器和储能变流器产品中，SiC器件已成为提升功率密度和效率的核心器件，但桥式拓扑中的串扰问题一直是制约系统可靠性和性能优化的瓶颈。 该技术的核心价值在于通过硬件闭环控制实现了串扰抑...

Kaiwei Li · Pengju Sun · Xinghao Zhou · Lan Chen 等5人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年10月

栅氧退化引起的偏置温度不稳定性（BTI）是碳化硅（SiC）金属-氧化物-半导体场效应晶体管（MOSFET）最关键的可靠性问题之一。现有BTI恢复研究尚不够全面。本文系统研究了平面型与沟槽型SiC MOSFET中直流与交流BTI的恢复特性。结果表明，无论器件栅结构如何，短路应力均可实现BTI的有效恢复，且短路能量越大，恢复能力越强。但过强的短路应力更易在平面栅器件中引发额外阈值电压漂移。进一步比较短路应力与负栅压加高温两种恢复方式后的阈值电压再漂移，发现短路应力具有更优的恢复效果。该结果对抑制阈值...

解读: 该研究揭示的SiC MOSFET偏置温度不稳定性恢复机制对阳光电源功率器件应用具有重要价值。研究发现短路应力可有效恢复BTI引起的阈值电压漂移，且恢复效果优于负栅压加高温方式，这为ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器中SiC器件的可靠性设计提供了新思路。针对平面栅器件在强短路应力下易产生额外漂移的...

Haiwen Xu · Jishen Zhang · Xiao Gong · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.126

本研究通过实验与Sentaurus TCAD仿真相结合，系统探讨了鳍片倾斜角度（α）对横向β-Ga2O3 MOSFET电学性能的影响。器件呈现增强型特性，开关比达约10⁷。随着α增大，漏源电流（IDS）和外在跨导（Gm）显著提升。同时，因边缘电场集中效应缓解，耐压性能明显改善，在α=15°、栅漏距（LGD）为10 μm时击穿电压（VBR）提高40%。电场分布模拟表明，α≈25°可有效抑制电场聚集，优化直流性能。

解读: 该β-Ga2O3 MOSFET鳍片优化技术对阳光电源功率器件升级具有前瞻价值。Ga2O3作为超宽禁带半导体（Eg~4.8eV），理论击穿场强达8MV/cm，远超SiC的3倍，可支撑更高电压等级应用。研究中通过α=25°鳍片角度优化实现击穿电压提升40%且抑制边缘电场集中的设计思路，可借鉴至ST系列储...

Che-Wei Chang · Matthias Spieler · Ayman M. EL-Refaie · Renato Amorim Torres 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年10月

将碳化硅（SiC）金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）并联是提高电流处理能力的一种经济有效的解决方案。此外，采用开尔文源极配置已被证明有助于改善开关性能。然而，并联器件之间的动态电流不平衡会带来重大风险，包括损耗不均、结温不一致，在极端情况下还会出现热失控，最终导致器件失效。本文首先推导了动态电流共享的时域数学模型，该过程可用等效电路模型描述。随后，进行了全面的参数研究，以探究寄生元件对动态电流共享的影响，并给出了实际的布局建议。利用电流共享机制，将差模电感（DMC）集成到栅极驱动器中以...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项SiC MOSFET并联均流技术具有显著的应用价值。在光伏逆变器和储能变流器等核心产品中，大功率应用场景普遍采用SiC器件并联方案以提升电流处理能力，这项技术直接切中了我们产品设计的痛点。 该论文提出的差模扼流圈（DMC）门极驱动方案，通过被动元件实现动态电流均衡，无...

作者未知 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年1月

状态监测技术可通过实时监测设备的退化过程并实施预测性维护，显著提高系统可靠性。截至目前，导通状态电压是碳化硅（SiC）金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET）最实用的健康监测指标，而其在线提取技术是当前研究面临的一项挑战。现有的变流器级导通状态电压测量电路无法在较宽的温度范围内很好地保持低误差，且无法单独测量每个半导体的导通状态电压。为解决这些局限性，本文提出了一种具有定位功能的宽温度范围、高精度变流器级碳化硅 MOSFET 导通状态电压测量方法。首先，阐述了该方法在单相逆变器中...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项针对SiC MOSFET的导通压降在线监测技术具有重要的战略价值。作为核心功率器件，SiC MOSFET在我们的光伏逆变器和储能变流器中大量应用，其健康状态直接影响系统可靠性和运维成本。 该技术的核心创新在于实现了宽温域（25-100°C）下的高精度测量（误差≈0.0...

作者未知 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年1月

对于高容量应用而言，将多个碳化硅（SiC）金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）并联至关重要。然而，要实现并联器件栅极电路的完全对称颇具挑战，这会导致栅极电感不匹配，进而可能引发电流不平衡问题。本文着重研究在栅极电感不匹配的情况下阈值电压分散性的演变及其对均流演变的影响。研究发现，栅极电感不匹配会使阈值电压分散性随栅极应力时间的增加而增大，从而导致均流性能恶化。对一个由两个器件并联的升压转换器进行了测试，结果表明，包含下冲的最小关断栅极电压的差异是导致阈值电压分散性增大的主要诱因。此外，本...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于并联SiC MOSFET栅极回路电感失配的研究具有重要的工程应用价值。在我们的大功率光伏逆变器和储能变流器产品中，为实现更高的功率密度和效率，普遍采用多管并联技术。该论文揭示的栅极电感失配导致阈值电压分散性增加，进而引发电流不均衡的机理，直接关系到产品的长期可靠性和...

作者未知 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年1月

本信函介绍了一种基于无源导通延迟时间（$t_{d,on}$）积分器的新型非侵入式高精度中压碳化硅（SiC）金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET）在线结温（$T_j$）测量方法。与以往研究不同，所提出的基于无源$t_{d,on}$积分器的方法无需使用大栅极电阻即可实现高精度的在线$T_j$测量。此外，该方法倾向于跟踪多芯片功率模块中所有芯片的最高$T_j$。最后，在自主研发的 3.3 kV 半桥 SiC MOSFET 模块上进行的实验验证了所提方法的有效性。实验结果表明，所提方法...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于被动开通延迟时间积分器的中压SiC MOSFET结温在线测量技术具有重要的应用价值。在我们的光伏逆变器和储能变流器产品中，功率器件的热管理一直是影响系统可靠性和寿命的关键因素，特别是随着3.3kV及以上中压SiC器件在1500V光伏系统和中压储能系统中的广泛应用。 ...