Ling Lv · Changjuan Guo · Muhan Xing · Xuefeng Zheng 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年3月

本文从实验和TCAD仿真两方面系统研究了AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）器件在关态、半开态和开态下的单粒子效应（SEEs）。实验结果表明，重离子辐射对处于关态的器件造成的损伤最为严重。随着漏源电压的增加，可观察到单粒子效应引发的无损伤、漏电退化和灾难性失效三个区域。仿真结果显示，关态下的峰值电场最大，且在高电压偏置下电流收集现象更为显著，这进一步证实了关态下单粒子效应的严重性。研究表明，关态下的高单粒子瞬态电流会对器件造成永久性损伤，导致器件漏电流增加。

解读: 从阳光电源的业务角度来看，这项关于AlGaN/GaN HEMT器件单粒子效应的研究具有重要的战略意义。GaN功率器件凭借其高频、高效、高功率密度特性，已成为我们新一代光伏逆变器和储能变流器的核心技术方向，但其在极端环境下的可靠性一直是工程应用的关键考量。 该研究系统揭示了GaN HEMT在不同偏置...

Hengyu Yu · Monikuntala Bhattacharya · Michael Jin · Limeng Shi 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年7月

开发一种有效的方法以提高碳化硅（SiC）金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET）的短路耐受时间（SCWT）均匀性，对于确保电力电子系统中器件的可靠性和一致性至关重要。本文详细分析了由不可避免的工艺偏差导致的短路耐受时间变化，并介绍了一种基于人工神经网络（ANN）技术的新型筛选方法。利用从碳化硅MOSFET中提取的特征参数构建了一个两层隐藏层的人工神经网络模型。训练后的模型能够准确预测通过技术计算机辅助设计（TCAD）模拟的碳化硅MOSFET的短路耐受时间，最大误差小于15%，平均...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于人工神经网络的SiC MOSFET短路耐受时间筛选技术具有重要的工程应用价值。作为全球领先的光伏逆变器和储能系统供应商，我们的产品正加速向SiC功率器件转型，以实现更高的功率密度和系统效率。然而，SiC MOSFET的短路耐受时间（SCWT）一致性问题一直是制约大规...

Fei Xie · Yonghao Dong · Fa Li · Jiaxing Wei 等5人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年2月

本文提出了一种具有阶梯中心注入（CI）区的两层导电分裂栅 MOSFET（TCSG - CIMOSFET），该器件可提高栅氧化层可靠性并降低栅 - 漏电容（$C_{gd}$）。P 型阶梯 CI 区通过降低最大氧化层电场（$E_{ox}$）来提高器件栅氧化层的可靠性。由于减小了栅 - 漏重叠区域，TCSG - CIMOSFET 的$C_{gd}$较低。此外，TCSG - CIMOSFET 采用了电导调制技术，该技术可增加沟道载流子浓度，从而降低比导通电阻（$R_{on,sp}$）。在 TCAD 仿真...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于4H-SiC的分栅CIMOSFET创新技术具有重要的战略价值。该技术通过引入N型埋层和阶梯式中央注入区，在器件性能上实现了多维度突破，与我司在光伏逆变器和储能变流器领域的核心需求高度契合。 在技术指标层面，该器件将栅氧化层电场强度降低50%，这直接提升了功率器件的...

Nadim Ahmed · Gourab Dutta · IEEE Transactions on Electron Devices · 2024年11月

本文提出了一种针对p-GaN/AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）阈值电压（V_T）的新型解析模型，考虑了镁（Mg）掺杂剂从顶部p-GaN层向外扩散至AlGaN势垒层和GaN沟道层的影响。该模型引入了真实的Mg外扩散分布，以精确估算此类常关型器件的V_T。通过实验数据与精细校准的TCAD仿真，对模型在多种器件参数及Mg扩散分布下的准确性进行了验证。模型还可评估AlGaN层与非故意掺杂（UID）-GaN层中Mg掺杂各自的贡献，并可用于预测p-GaN层生长时长与温度对阈值电压的影响。

解读: 该p-GaN HEMT阈值电压建模技术对阳光电源GaN功率器件应用具有重要价值。通过精确预测Mg外扩散对阈值电压的影响，可优化ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器中GaN器件的可靠性设计。该模型能够指导器件筛选标准制定，预测高温工况下阈值漂移风险，对PowerTitan大型储能系统的长期稳定运行至...

作者未知 · Applied Physics Letters · 2025年5月 · Vol.126

本研究提出一种基于同心金属-氧化物-半导体结构中横向耦合效应的SiO2基电容性突触器件。该器件在低编程电压VPGM = -2.5 V下实现了24的CHCS/CLCS比。TCAD仿真表明，当氧化层有效正电荷密度超过2.8×10¹¹ cm⁻²时，仅5×10⁹ cm⁻²的微小变化即可显著影响反型区电容值，从而实现多态电容调控。通过调节脉冲数量和操作电压，可实现精细的电导调制。器件具备良好的可扩展性，且更换栅介质材料有望进一步提升开关比。横向耦合效应为电荷俘获型器件性能优化提供了新途径。

解读: 该SiO2基电容性突触器件的多态电容调控技术对阳光电源功率器件及控制系统具有前瞻性启发。其低电压(-2.5V)实现24倍电容比的横向耦合效应，可借鉴应用于ST储能变流器和SG逆变器的栅极驱动优化，降低SiC/GaN器件开关损耗。神经形态计算的多态调制特性为构网型GFM控制算法提供新思路，可增强Pow...

Sheng Li · Yanfeng Ma · Hao Yan · Mingfei Li 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年6月

首次发现并研究了蓝宝石衬底上高压 p 型氮化镓（GaN）栅高电子迁移率晶体管（HEMT）（蓝宝石衬底 GaN HEMT）一种新颖的自增强非钳位电感开关（UIS）行为。除了传统的硅基 GaN HEMT 类似 LC 的谐振行为外，蓝宝石衬底 GaN HEMT 的 UIS 行为有显著偏差，且呈现出与温度相关的击穿电压，这表明高电场可能会引发碰撞电离，并主导击穿现象。此外，进行了技术计算机辅助设计（TCAD）仿真和输出电容表征，共同证实了这一机制。由于电感能量通过碰撞电离电流耗散，蓝宝石衬底 GaN H...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于蓝宝石基GaN功率器件的研究具有重要的战略意义。该技术揭示了p-GaN栅极HEMT在蓝宝石衬底上展现出的自增强型非钳位感性开关（UIS）鲁棒性，这一特性对我们的光伏逆变器和储能变流器等核心产品的可靠性提升具有直接价值。 研究发现，相比传统的硅基GaN器件，蓝宝石基...

Yibo Zhang · Xiaoyan Tang · Hao Yuan · Jingkai Guo 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年4月

碳化硅（SiC）金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET）中的外延形态缺陷会导致器件失效。虽然芯片探测（CP）方法能够识别并区分许多失效器件，但一些非致命性的外延形态缺陷常常会通过初始筛选，从而导致器件在实际应用中过早失效。本研究探讨了碳化硅形态缺陷对器件性能、短路（SC）可靠性和长期可靠性的影响。通过实验分析与技术计算机辅助设计（TCAD）模拟相结合的方法，为形态缺陷对器件性能的不同影响提供了有力证据。研究结果表明，胡萝卜形缺陷会显著降低栅极氧化物的质量，导致器件在长期可靠性测试...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于4H-SiC MOSFET外延形貌缺陷的系统性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系统的核心部件，直接影响产品的功率密度、效率和可靠性。 该研究揭示了一个关键问题：传统芯片探测（CP）筛选方法存在局限性，某些"非致命"缺陷可能通过初检但在实...

作者未知 · 半导体学报 · 2026年1月 · Vol.2026

本文系统研究了三种边缘终端结构（RA-JTE、MFZ-JTE、FLR）的1.2 kV SiC功率器件在45 MeV质子辐照下的总剂量效应。结果表明RA-JTE结构具有最优辐射耐受性，最高辐照下击穿电压漂移<1%，TCAD仿真证实其多P+环可有效重分布电场。

解读: 该研究对阳光电源面向航天、高可靠性场景的下一代SiC功率模块（如ST系列PCS、PowerTitan储能变流器中高压SiC模块）具有重要参考价值。RA-JTE结构可提升极端环境（如近地轨道、核设施配套光伏微网）下器件长期运行稳定性。建议在高端组串式逆变器和构网型储能PCS的SiC模块选型中优先评估R...

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...

Mohammad Sajid Nazir · Mir Mohammad Shayoub · Nivedhita Venkatesan · Patrick Fay 等5人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年7月

本文提出了一种对极化渐变氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）进行建模的方法。与传统的GaN HEMT不同，传统GaN HEMT在势垒层 - 沟道层界面形成二维电子气（2DEG），而渐变结构具有三维电子分布。本文使用半导体工艺及器件模拟软件（TCAD）模拟来提取载流子密度和能带图，以此作为模型开发的基础。推导过程采用了对费米 - 狄拉克积分解的精细近似，通过使用电势平衡，在确保可微性的同时，准确地将载流子密度与施加的栅极偏置关联起来。随后，采用基于表面电势的方法对终端电流和电荷进行建模。...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项极化梯度GaN HEMT紧凑模型技术具有重要的战略价值。该技术通过创新的三维电子分布结构显著提升了器件线性度，这直接对应我们在高功率光伏逆变器和储能变流器中面临的核心技术挑战。 在光伏逆变器领域，传统GaN HEMT器件虽然具备高开关频率和低损耗优势，但线性度不足常导...

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...

Yeke Liu · Po-Yen Huang · Chun Chuang · Sih-Han Li 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年8月

对于射频应用的硅基氮化镓（GaN-on-Si）高电子迁移率晶体管（HEMT）而言，衬底损耗仍是一项关键挑战。在本研究中，我们通过实验验证了氮化镓/铝镓氮（GaN/AlGaN）背势垒（BB）界面处二维空穴气（2DHG）的形成，并首次证明了其在抑制射频衬底损耗方面的重要作用。我们提出了一种二维空穴气屏蔽模型，并通过技术计算机辅助设计（TCAD）仿真进行了验证。此外，我们引入了前偏置技术，可在工作偏置条件下直接观测二维空穴气。小信号建模和S参数测量显示，与无铝镓氮背势垒的器件相比，具有铝镓氮背势垒的器...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项GaN-on-Si HEMT器件的2DHG背势垒技术具有重要的战略价值。该技术通过在GaN/AlGaN界面形成二维空穴气体来抑制衬底损耗，使器件的截止频率和最大振荡频率分别提升7 GHz和15 GHz，同时改善了功率增益、功率附加效率和线性度指标。 对于阳光电源的核心...

Weijie Wu · Zengquan Yao · Shan Xie · Hanyan Huang · Journal of Materials Science: Materials in Electronics · 2025年4月 · Vol.36.0

具有抗辐射性能的半导体器件对于航空航天应用至关重要，而多缓冲层结构（由三个N型掺杂层组成，掺杂浓度范围为5 × 10^16至1 × 10^19 cm^−3，厚度为0–2 μm）通过调制电场分布来增强器件的抗辐射能力。该结构优化了垂直方向的电场分布，降低了N型漂移区与N+衬底结处的峰值电场，从而有效抑制了辐射诱导的电流倍增效应。然而，器件结构的优化过程耗时较长。在本研究中，我们提出了一种基于非平稳分层Kriging模型的抗辐射SiC UMOSFET结构设计方法。该模型采用“数据-物理”协同驱动的方...

解读: 该抗辐射SiC MOSFET设计技术对阳光电源储能系统和光伏逆变器产品具有重要价值。多缓冲层结构通过电场调控提升器件可靠性的思路,可借鉴应用于ST系列PCS和SG系列逆变器的SiC功率模块优化设计中。基于Kriging代理模型的快速仿真方法能显著缩短器件结构开发周期,降低TCAD仿真成本,加速三电平...

Xintian Zhou · Xin Ding · Yun Tang · Yunpeng Jia 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年11月

本文提出了一种嵌入多晶硅二极管的新型碳化硅（SiC）金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（PSD - MOS）。该多晶硅二极管（PSD）通过对多晶硅栅进行有意掺杂形成，并与 SiC MOSFET 的栅源（GS）端反并联。当发生短路（SC）事件时，器件的晶格温度会显著上升。利用 PSD 的温度相关反向泄漏特性，可有效调节由驱动器、栅极电阻 ${R}_{\text {G}}$ 和 GS 端组成的驱动回路的电压分布。结果是，栅源电压 ${V}_{\text {GS}}$ 降低，同时短路电流减小，最...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项嵌入式多晶硅二极管SiC MOSFET技术具有重要的战略价值。在光伏逆变器和储能变流器等核心产品中，SiC MOSFET已成为提升系统效率和功率密度的关键器件，但短路保护能力不足一直是制约其大规模应用的痛点。 该技术的创新在于通过在栅极多晶硅中集成PSD二极管，利用其...

Shengliang Cheng · Yuru Lai · Xing Lu · Tiecheng Luo 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年5月

我们展示了具有高击穿电压（BV）和抑制反向泄漏电流的β - Ga₂O₃自对准沟槽结势垒肖特基（TJBS）二极管的制备。在该制备过程中，以肖特基阳极金属为蚀刻掩模形成了微米级深度的沟槽，随后用一层 p 型氧化镍（NiO）覆盖这些沟槽。在小面积器件（0.43×0.43 mm²）中实现了超过 2 kV 的高击穿电压，同时在击穿前保持了约 10⁻⁵ A/cm²的超低反向泄漏电流密度。技术计算机辅助设计（TCAD）模拟分析表明，覆盖有 p - NiO 的深沟槽可以有效降低所提出器件的表面电场，并提供足够的...

解读: 从阳光电源的业务角度来看，这项β-Ga₂O₃自对准沟槽结势垒肖特基（TJBS）二极管技术具有重要的战略价值。该技术实现了超过2kV的击穿电压和10⁻⁵ A/cm²的超低漏电流密度，这些性能指标直接契合我们在大功率光伏逆变器和储能变流器领域对高耐压、低损耗功率器件的核心需求。 在应用价值方面，该技术...

Kaifeng Wang · Qianqian Huang · Ru Huang · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年2月

新型掺杂分凝隧道场效应晶体管（DS - TFET）最近被提出，并在标准互补金属氧化物半导体（CMOS）基线平台上通过实验证明是一种很有前途的低功耗器件。在本文中，为实现大规模生产，我们评估了DS - TFET的变异特性，并仔细研究了其物理机制。与传统隧道场效应晶体管不同，研究发现隧道结的掺杂梯度（TDG）和漏极非重叠区的电气长度（ ${L}_{\text {und}}$ ）是两个主要的随机变异源，并且 ${L}_{\text {und}}$ 的额外变异导致了 $\sigma {I}$ on和 $...

解读: 该DS-TFET低功耗器件技术对阳光电源功率电子产品具有重要参考价值。文中提出的变异行为分析方法可应用于SiC/GaN功率器件的工艺一致性评估，特别是ST储能变流器和SG光伏逆变器中的驱动芯片设计。自对准漏极欠重叠结构的工艺参数统计分析方法，可借鉴用于功率模块的制造可靠性评估与良率提升。阈值电压与导...

Chung-Wei Wu · Po-Hsun Chen · Ming-Chen Chen · Yu-Hsuan Yeh 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年6月

本研究探讨了 p 型氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）在关态应力（OSS）下的非均匀电子俘获行为。亚阈值摆幅（SS）退化是由电子非均匀俘获到 AlGaN 层所诱导的穿通电流引起的。进行了技术计算机辅助设计（TCAD）仿真，以重现器件在关态应力下的电场分布以及沿沟道的电势分布。仿真结果表明，在漏极侧的栅极/p - GaN/AlGaN 叠层处存在强电场。相应地，p - GaN 层中会产生一个耗尽区，导致电子在漏极侧的 AlGaN 层中被俘获。随后，提出了一个物理模型来解释这种俘获机制。此...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于p-GaN HEMT器件非均匀电子陷阱效应的研究具有重要的战略意义。GaN功率器件凭借其高频开关、低导通损耗和高温特性，已成为我们新一代光伏逆变器和储能变流器的核心技术方向，直接影响系统效率和可靠性指标。 该研究深入揭示了p-GaN HEMT在关断状态应力下的退化...

作者未知 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年8月

本研究全面探究了半导通状态条件下AlGaN/GaN金属 - 绝缘体 - 半导体高电子迁移率晶体管（MIS - HEMT）的阈值电压（ ${V}_{\text {th}}\text {)}$ 不稳定性。研究了不同温度和漏极偏置的影响。在半导通偏置条件下，对于采用10纳米原位SiN栅极电介质的MIS - HEMT，观察到高达 - 1.0 V的显著负 ${V}_{\text {th}}$ 漂移，而肖特基HEMT的 ${V}_{\text {th}}$ 漂移可忽略不计。通过对源极接地和浮空的MIS - ...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于AlGaN/GaN MIS-HEMT器件阈值电压稳定性的研究具有重要的技术参考价值。GaN功率器件是我们光伏逆变器和储能变流器中的核心开关元件，其可靠性直接影响系统的长期稳定运行和转换效率。 该研究揭示的半导通状态下阈值电压漂移问题值得高度关注。在实际应用中，我们...

作者未知 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年5月

本文通过基于 $181Ta^{{31}+}$ 离子辐射实验和 TCAD 仿真的对比分析，探讨了 p - GaN 栅高电子迁移率晶体管（HEMT）在单粒子烧毁（SEB）情况下与载流子抽取相关的失效机制。分别在栅极（HB - HEMTs）、衬底（SF - HEMTs）和漏极电极（SD - HEMTs）引入势垒，以分离并研究载流子抽取路径的作用。通过实验和电流 - 电压 - 温度测量识别出不同的 SEB 特性，同时结合雪崩和温度模型的单粒子仿真确认了具体的失效机制。HB - HEMTs 表现出金属/p...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于p-GaN HEMT器件单粒子烧毁机制的研究具有重要的战略价值。GaN基功率器件凭借其高频、高效、高功率密度的特性，正成为光伏逆变器和储能变流器的核心技术方向，直接影响系统的转换效率和可靠性。 该研究通过辐射实验和TCAD仿真，系统揭示了载流子提取路径对器件抗辐射...

Chao Peng · Zhifeng Lei · Teng Ma · Hong Zhang 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年8月

本文报道了 650 V p 型氮化镓（GaN）栅高电子迁移率晶体管（HEMT）在重离子辐照下漏电流增大的现象。重离子导致 GaN HEMT 漏电流增大的退化情况与重离子的线性能量转移（LET）值和偏置电压有关。仅在 LET 值为 60.5 MeV·cm²/mg 的钽（Ta）离子辐照下观察到漏电流增大，而在 LET 值为 20.0 MeV·cm²/mg 的氪（Kr）离子辐照下未观察到该现象。此外，较高的偏置电压会导致漏电流增大的退化现象更为明显。当器件偏置电压为 100 V 时，漏极和源极之间存在...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于p-GaN栅极HEMT器件重离子辐照效应的研究具有重要的可靠性参考价值。GaN功率器件凭借其高频、高效、高功率密度等优势，正逐步成为光伏逆变器和储能变流器的核心功率开关器件。然而，该研究揭示的重离子辐照导致的漏电流退化机制，对我们在特殊应用场景下的产品设计提出了新的...