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肖特基型p-GaN栅HEMT中漏极依赖双向动态阈值电压漂移的全范围研究
Full-Range Investigation of Drain-Dependent Bidirectional Dynamic Threshold Voltage Shift in Schottky-Type p-GaN Gate HEMT
Muqin Nuo · Ming Zhong · Zetao Fan · Yunhong Lao 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年2月
本研究采用基于梯形波的提取方法，对肖特基型 p - GaN 栅高电子迁移率晶体管（HEMT）中与漏极相关的动态阈值电压（$V_{\text {th}}$）进行了研究，揭示了漏极应力（$V_{\text {DS - off}}$）、栅极应力（$V_{\text {GS - on}}$）以及测量$V_{\text {th}}$时的漏极偏压（$V_{\text {DS - M}}$）的综合影响。在研究的第一部分，通过使用$V_{\text {GS - off}}$/$V_{\text {GS - on...
解读: 从阳光电源光伏逆变器和储能系统的核心器件应用角度，这项关于肖特基型p-GaN栅HEMT动态阈值电压特性的研究具有重要参考价值。GaN HEMT作为新一代宽禁带功率半导体，其高频、高效、高功率密度特性正是我们逆变器和储能变流器实现小型化、高效化的关键使能技术。 该研究揭示的双向动态阈值漂移现象直接关...
基于p-GaN栅极HEMT平台的高电流增强型InGaN/GaN p-FET
High-Current E-Mode InGaN/GaN p-FET on p-GaN Gate HEMT Platform
Jingjing Yu · Jin Wei · Junjie Yang · Teng Li 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年2月
增强型（E 模式）氮化镓（GaN）p 沟道场效应晶体管（p - FET）的低电流密度对其在互补逻辑（CL）电路中的应用构成了严峻挑战。在这项工作中，在具有 p - 铟镓氮（InGaN）/p - GaN/铝镓氮（AlGaN）/GaN 异质结构的 p - GaN 栅高电子迁移率晶体管（HEMT）平台上展示了一种高电流 E 模式 InGaN/GaN p - FET。所提出的异质结构在 InGaN/GaN 界面引入了净极化电荷，从而增强了二维空穴气（2DHG）。在施加负栅极偏压时，在表面金属 - 绝缘体...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项高电流增强型InGaN/GaN p-FET技术具有重要的战略价值。该技术通过在p-GaN栅极HEMT平台上引入p-InGaN/p-GaN/AlGaN/GaN异质结构，利用极化电荷效应形成增强型二维空穴气（2DHG）通道，成功将p-FET的最大电流密度提升至-20 mA/...
总电离剂量辐射引起的p-GaN栅极HEMTs漏电流退化
Total-Ionizing-Dose Radiation-Induced Leakage Current Degradation in p-GaN Gate HEMTs
Zhao Wang · Xin Zhou · Qingchen Jiang · Zhengyuan Peng 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年1月
本研究对 p - GaN 栅高电子迁移率晶体管（HEMT）中总电离剂量（TID）辐射诱发的漏极泄漏电流（ ${I} _{\text {off}}$ ）退化现象进行了研究。辐射诱发的 ${I} _{\text {off}}$ 退化主要由源极电流和衬底电流决定，并揭示了辐射损伤机制。辐射产生的空穴被捕获在栅极下方的 GaN 沟道以及缓冲层/过渡层界面附近，这会降低电子注入的能垒并增大 ${I} _{\text {off}}$ 。在辐射和高电场的共同作用下，缓冲层中会产生电子陷阱，这会提高缓冲层中电子...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于p-GaN栅极HEMT器件抗总电离剂量辐射性能的研究具有重要的战略参考价值。GaN基HEMT器件因其高频、高效、耐高温特性，正逐步成为光伏逆变器和储能变流器中功率转换模块的核心器件，直接影响系统的转换效率和可靠性。 该研究揭示的辐射损伤机制对我司产品在特殊应用场景...
一种考虑动态CG(VDS, VGS)的P-GaN栅极HEMT开关瞬态分析模型
An Efficient Switching Transient Analytical Model for P-GaN Gate HEMTs With Dynamic CG(VDS, VGS)
Jiahong Du · Caien Sun · Qiuyi Tang · Bomin Jiang 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年1月
准确的栅极电容模型对于氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）的开关瞬态分析至关重要。本文通过分析p-GaN/AlGaN/GaN栅极结构的充电过程，提出了一种考虑VDS和VGS双重依赖性的动态栅极电容CG(VDS, VGS)模型，并通过实测结果验证了该模型的有效性。
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和高效率的需求日益增长，GaN器件的应用前景广阔。该研究提出的动态栅极电容模型能够更精确地预测GaN器件的开关损耗和瞬态特性，有助于优化驱动电路设计，减少电磁干扰（EMI）。建议研发团队在开发下一代高频、高效率组串式逆变器及微型逆变器时，引入...
具有非钳位感性开关和紫外脉冲激光辐照下抗浪涌能量能力的高鲁棒性p-GaN栅极HEMT
Highly Robust p-GaN Gate HEMT With Surge-Energy Ruggedness Under Unclamped Inductive Switching and UV Pulse Laser Irradiation
Feng Zhou · Tianyang Zhou · Can Zou · Rong Yu 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2024年11月
非雪崩型 p - GaN 栅高电子迁移率晶体管（HEMT）对于动态过电压（ ${V}_{\text {over.}}\text {)}$ ）和瞬态浪涌能量（ ${E}_{\text {sur.}}\text {)}$ ）冲击的鲁棒性对于器件应用至关重要，尤其对于高功率开关应用而言。在本研究中，通过精心构建从漏极到源极的能量耗散通道，所提出的器件成功具备了承受动态过电压并安全耗散浪涌能量的能力，实现了 1.85 kV 的最大动态过电压（ ${V}_{\text {over.}}$ ）和 11.7 ...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项p-GaN栅极HEMT器件的鲁棒性突破具有重要战略意义。该技术在非雪崩模式下实现了1.85kV的动态过压承受能力和11.7 J/cm²的浪涌能量耐受度，这一性能指标直接契合我们光伏逆变器和储能变流器在实际工况中面临的关键痛点。 在光伏逆变器应用中，电网扰动、雷击浪涌和...
肖特基型p-GaN栅HEMT的阈值电压
Vth）不稳定性对开关行为的影响
Xuyang Lu · Arnaud Videt · Soroush Faramehr · Ke Li 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年9月
肖特基型p-GaN栅GaN HEMT存在阈值电压（Vth）不稳定性问题。在电压偏置下，器件会出现Vth的正向或负向漂移，但该现象对开关行为的影响研究尚不充分。本文深入探讨了Vth漂移对器件动态开关特性的影响机制。
解读: GaN作为第三代半导体，在阳光电源的高频、高功率密度产品（如户用光伏逆变器、微型逆变器及小型充电桩）中具有巨大应用潜力。p-GaN栅HEMT的Vth不稳定性直接关系到驱动电路设计的可靠性与开关损耗的稳定性。建议研发团队在评估GaN器件选型时，重点关注该类器件在长期高压偏置下的Vth漂移特性，并优化驱...
桥臂电路中肖特基型p-GaN栅HEMT漏极相关阈值电压漂移及误导通分析
Analysis of Drain-Dependent Threshold Voltage and False Turn-On of Schottky-Type p-GaN Gate HEMT in Bridge-Leg Circuit
Zetao Fan · Maojun Wang · Jin Wei · Muqin Nuo 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年2月
本文分析了肖特基型p-GaN栅高电子迁移率晶体管（HEMT）在桥臂电路高压开关过程中的阈值电压（Vth）负向漂移及其引发的误导通问题。通过脉冲IV测量手段，研究了高漏源电压（VDS）对器件阈值特性的影响，为提升GaN功率器件在高压应用下的可靠性提供了理论依据。
解读: 随着阳光电源在户用及工商业光伏逆变器中对高功率密度要求的提升，GaN器件的应用前景广阔。本文研究的p-GaN栅HEMT在桥臂电路中的误导通风险，直接关系到逆变器功率模块的可靠性设计。建议研发团队在开发基于GaN的下一代高频变换器时，重点关注高压开关下的Vth漂移特性，优化驱动电路设计以抑制误导通，从...
重复短路应力下p-GaN栅HEMT的短路能力与器件不稳定性研究
Study of the Short-Circuit Capability and Device Instability of p-GaN Gate HEMTs by Repetitive Short-Circuit Stress
Ning Yang · Chaowu Pan · Zhen Wu · Pengxiang Bai 等9人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年2月
本文研究了肖特基型p-GaN栅高电子迁移率晶体管（HEMT）在不同应力参数下的重复短路（SC）退化行为。首次记录并分析了器件特性的恢复动力学，揭示了其退化机制。研究发现，在重复短路应力下，器件表现出显著的阈值电压（VTH）漂移等不稳定性。
解读: GaN器件作为宽禁带半导体的代表，在阳光电源的高功率密度户用逆变器及小型化充电桩产品中具有巨大的应用潜力。本文揭示的p-GaN栅HEMT在重复短路下的退化机制及恢复动力学，对于优化阳光电源产品的驱动电路设计、短路保护策略及器件选型具有重要参考价值。建议研发团队在开发下一代高频、高效电力电子变换器时，...
肖特基p-GaN栅HEMT在UIS应力下动态导通电阻异常降低与恢复的研究
On the Abnormal Reduction and Recovery of Dynamic RON Under UIS Stress in Schottky p-GaN Gate HEMTs
Chao Liu · Xinghuan Chen · Ruize Sun · Jingxue Lai 等10人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年8月
本文研究了肖特基p-GaN栅HEMT在非钳位感性开关（UIS）应力下的动态导通电阻（RON_dyn）异常降低与恢复现象。研究发现RON_dyn的降低与UIS峰值电压呈正相关。通过Sentaurus仿真揭示了其物理机制：UIS应力期间，冲击电离产生的电子-空穴对导致了器件内部电场与载流子分布的动态变化。
解读: GaN器件作为下一代功率半导体，在阳光电源的高功率密度户用逆变器及小型化充电桩产品中具有极高的应用潜力。该研究揭示了GaN器件在极端感性开关应力下的动态特性变化，对提升阳光电源产品的可靠性设计至关重要。建议研发团队在进行高频拓扑设计时，充分考虑UIS应力对器件动态导通电阻的影响，优化驱动电路与保护策...
肖特基型P-GaN栅极HEMT的电气开关安全工作区特性研究
Characterization of Electrical Switching Safe Operation Area on Schottky-Type P-GaN Gate HEMTs
Yifei Huang · Qimeng Jiang · Sen Huang · Xinhua Wang 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年7月
氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）在消费电子领域表现优异，但在长寿命应用中仍面临可靠性挑战，特别是硬开关条件下的导通电阻退化问题。本文通过四种测试模式，深入研究了肖特基型P-GaN栅极HEMT的电气开关安全工作区（SOA），旨在提升其在电力电子系统中的可靠性。
解读: GaN作为宽禁带半导体，是实现逆变器高功率密度和高效率的关键技术。阳光电源在户用光伏逆变器及小型化充电桩领域对高频化有迫切需求。本文研究的P-GaN栅极HEMT可靠性及SOA特性，对于公司优化高频功率模块设计、提升产品在严苛工况下的长效运行能力具有重要参考价值。建议研发团队关注其在硬开关条件下的导通...
肖特基型p-GaN栅HEMT中负栅极偏置引起的动态导通电阻退化
Negative Gate Bias Induced Dynamic ON-Resistance Degradation in Schottky-Type p-Gan Gate HEMTs
Zuoheng Jiang · Mengyuan Hua · Xinran Huang · Lingling Li 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年5月
本文系统研究了关断状态栅极偏置（VGS,OFF）对商用肖特基型p-GaN栅HEMT动态导通电阻（RON）的影响。通过双脉冲测试和脉冲I-V系统，评估了在硬开关和软开关条件下，不同栅极和漏极偏置对动态RON的影响。研究发现，更负的VGS,OFF会导致更显著的动态RON退化。
解读: GaN作为宽禁带半导体，在阳光电源的高功率密度户用逆变器及小型化充电桩产品中具有重要应用前景。该研究揭示了p-GaN栅HEMT在负偏置下的动态导通电阻退化机制，对提升阳光电源产品的长期可靠性至关重要。建议研发团队在设计驱动电路时，优化负压关断策略，以抑制动态损耗增加。同时，该研究成果可指导iSola...
基于不同钝化介质的p-GaN栅HEMT电流崩塌机制研究
Investigating the Current Collapse Mechanisms of p-GaN Gate HEMTs by Different Passivation Dielectrics
Xiangdong Li · Niels Posthuma · Benoit Bakeroot · Hu Liang 等9人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年5月
本文研究了不同钝化介质（AlON和SiN）对p-GaN栅HEMT在关断状态应力下动态导通电阻（Ron）退化的影响。研究发现，退化机制主要源于阈值电压（VTH）漂移和栅漏接入区的表面陷阱效应，并成功区分了两者影响。实验证明SiN钝化层下的表面陷阱效应显著。
解读: GaN器件作为下一代功率半导体，在阳光电源的高功率密度户用光伏逆变器及小型化充电桩产品中具有极高的应用潜力。本文深入探讨了不同钝化工艺对p-GaN栅HEMT可靠性（电流崩塌）的影响，为公司在选型宽禁带半导体器件及优化驱动电路设计时提供了关键的理论依据。建议研发团队在评估GaN功率模块时，重点关注钝化...
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