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基于异质衬底的AlN/GaN/AlN高电子迁移率晶体管的热特性表征与设计
Thermal Characterization and Design of AlN/GaN/AlN HEMTs on Foreign Substrates
作者未知 · IEEE Electron Device Letters · 2025年3月
与传统的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）相比，AlN/GaN/AlN高电子迁移率晶体管具有更强的载流子限制能力和更高的击穿电压。在本研究中，采用拉曼测温法对6H - SiC衬底上的单指AlN/GaN/AlN HEMT的自热行为进行了表征。建立了一个三维有限元分析模型，以优化该器件结构的热设计。仿真结果表明，为使6H - SiC和金刚石衬底上的AlN/GaN/AlN HEMT的沟道温升最小化，最佳缓冲层厚度分别约为2μm和0.7μm。此外，集成金刚石衬底可进一步提升热性能，与6H ...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项AlN/GaN/AlN HEMT技术研究对我们的核心产品具有重要战略意义。作为功率半导体器件的前沿技术，该研究通过优化热设计显著提升了器件的散热性能和可靠性，这直接关系到光伏逆变器和储能变流器等产品的功率密度和转换效率提升。 该技术的核心价值体现在三个方面：首先，Al...
对4H-SiC MOSFET双极性退化机制的新见解
A Novel Insight Into the Mechanism of Bipolar Degradation in 4H-SiC MOSFET
Yangtao Long · Yuan Chen · Pengkai Wang · Bo Hou 等5人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年3月
在变流器应用中，碳化硅（SiC）金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET）的体二极管常被用作续流二极管以降低成本和节省空间，这可能会导致器件出现双极退化现象。本文分析并比较了 1200 V SiC MOSFET 在直流和脉冲电流应力条件下的双极退化机制。研究表明，直流应力下的退化速度比脉冲应力下更快，这是因为在脉冲电流关断状态期间，器件中的位错会收缩，从而使整体退化速度变慢。在较低的直流电流密度下，双极退化过程在退化前会经历一个激活阶段，且随着电流密度的降低，激活时间和退化时间会变...
解读: 作为全球领先的光伏逆变器和储能系统供应商，阳光电源产品中大量应用SiC MOSFET器件以提升功率密度和转换效率。该论文揭示的双极退化机制对我司产品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，为降低成本和优化空间布局，我们通常将SiC MOSFET的体二极管用作续流二极管。这种设计虽...
通过多外延生长与沟道注入技术实现高性能0.17-mΩ⋅cm²/800-V 4H-SiC超级结肖特基二极管
Demonstration of High-Performance 0.17-mΩ⋅cm²/800-V 4H-SiC Super-Junction Schottky Diodes via Multiepitaxial Growth and Channeled Implantation Techniques
Fengyu Du · Haobo Kang · Hao Yuan · Boyi Bai 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年2月
本文展示了利用沟道注入和双外延生长技术制备高性能 4H - 碳化硅（SiC）超结（SJ）肖特基二极管的过程。这些二极管具有厚度为 $4.5 - \mu $ m 的漂移区和厚度为 $4 - \mu $ m 的超结结构，并对其材料和电学特性进行了表征。双外延生长后，外延层的最大应力为 25.9 MPa。半高宽（FWHM）分析表明，整个晶圆表面的 4H - SiC 晶体质量优异（FWHM ${R}_{\text {q}} \lt 0.35$ nm）。在这些高质量晶圆上制备的器件表现出一致的性能和较高的...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项4H-SiC超结肖特基二极管技术具有重要的战略价值。该器件实现了0.17 mΩ·cm²的超低导通电阻和800V耐压等级，其巴利加品质因数(BFOM)达到3.76 GW/cm²，突破了传统4H-SiC材料的一维理论极限，这对我司光伏逆变器和储能变流器的功率密度提升具有直接...
各种4H-SiC MOSFET和JBS二极管C-V曲线中突降现象的调整
Adjustment of Abrupt Drops in the C-V Curves of Various 4H-SiC MOSFETs and JBS Diodes
Ruei-Ci Wu · Kung-Yen Lee · Pei-Chun Liao · IEEE Electron Device Letters · 2025年2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...
一种采用N型埋层提高电学性能的新型4H-SiC分裂栅CIMOSFET
A Novel 4H-SiC Split-Gate CIMOSFET With Improved Electrical Performance Using N-Type Buried Layer
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...
利用金纳米颗粒增强宽带4H-SiC光电探测器：将灵敏度从紫外扩展至短波红外波段
Enhancing Broadband 4H-SiC Photodetectors With Gold Nanoparticles: Expanding Sensitivity From UV to SWIR Spectrum
Lulu Geng · Guohui Li · Wenbin Sun · Xianyong Yan 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年1月
4H型碳化硅（4H - SiC）在能够在高电压和高温条件下工作的光电探测器（PD）领域具有广阔的应用前景。然而，4H - SiC的宽带隙（3.26 eV）将其应用限制在400 nm以下的紫外（UV）波段。开发具有覆盖紫外到短波红外（SWIR）光谱的宽带响应的4H - SiC光电探测器至关重要。本研究展示了一种4H - SiC宽带光电探测器，其灵敏度可从紫外延伸至2200 nm的短波红外范围。这种优异的性能归因于4H - SiC带隙内存在大量形成深能级的缺陷中心，这些缺陷中心使得探测器能够吸收能量...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于4H-SiC的宽光谱光电探测器技术具有重要的战略参考价值。碳化硅材料本身是我们功率器件领域的核心关注对象，其在高压、高温环境下的稳定性直接关系到光伏逆变器和储能变流器的效率与可靠性。 该研究通过引入金纳米粒子增强局域等离子体共振效应，将4H-SiC的光响应范围从紫...
4H-SiC MOSFET电子辐照耦合短路特性的研究
A Study on Short Circuit Characteristics of 4H-SiC MOSFET Coupled With Electron Irradiation
Yan Chen · Yun Bai · Antao Wang · Leshan Qiu 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2024年12月
本文研究了4H-碳化硅（SiC）MOSFET的电子辐照耦合短路（SC）特性。提出了电子辐照耦合的短路影响机制，并进一步研究了少数载流子寿命对辐照后器件短路特性的影响。采用2 MeV电子对4H-SiC MOSFET和4H-SiC晶圆进行辐照。分析了4H-SiC MOSFET静态参数的变化，并通过极限短路（LSC）测试方法研究了电子辐照耦合下4H-SiC MOSFET的短路特性。结果表明，辐照后，4H-SiC MOSFET的短路峰值电流增加了9.6%，临界短路失效时间（ ${t}_{\text {c...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于4H-SiC MOSFET电子辐照耦合短路特性的研究具有重要的工程应用价值。SiC MOSFET作为我司光伏逆变器和储能变流器的核心功率器件，其可靠性直接影响系统的安全运行和全生命周期成本。 该研究揭示了电子辐照对SiC器件短路承受能力的退化机制：辐照后器件短路峰...
基于高纯度4H-SiC光导半导体开关的低导通电阻与高峰值电压传输效率研究
Low ON-Resistance and High Peak Voltage Transmission Efficiency Based on High-Purity 4H-SiC Photoconductive Semiconductor Switch
Xun Sun · Longfei Xiao · Chongbiao Luan · Zhuoyun Feng 等11人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年2月
碳化硅（SiC）作为宽禁带半导体，在高性能高压器件领域具有显著优势。本文制备了沟道长度为0.5mm的平面结构4H-SiC光导半导体开关（PCSS），通过线性工作模式验证了其在微波产生及高压功率传输中的可行性与卓越性能，为下一代高功率电子器件提供了技术参考。
解读: 该研究聚焦于4H-SiC材料在高压开关领域的应用，对阳光电源的核心业务具有重要参考价值。随着光伏逆变器和储能PCS向更高电压等级（如1500V及以上）和更高功率密度演进，SiC器件已成为提升系统效率的关键。PCSS技术虽目前多用于脉冲功率领域，但其对SiC材料特性的深度挖掘，有助于阳光电源在下一代高...
单片式反向阻断1.2 kV 4H-SiC功率晶体管：一种用于电流源逆变器应用的新型单芯片三端器件
Monolithic Reverse Blocking 1.2 kV 4H-SiC Power Transistor: A Novel, Single-Chip, Three-Terminal Device for Current Source Inverter Applications
Ajit Kanale · Aditi Agarwal · B. Jayant Baliga · Subhashish Bhattacharya · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年9月
电流源逆变器（CSI）要求功率开关具备第一象限导通、门极控制及反向阻断能力。本文展示了一种适用于CSI应用的SiC单片反向阻断晶体管（MRBT）。该器件通过集成SiC JBS二极管与SiC功率晶体管实现，为优化逆变器拓扑提供了新型单芯片解决方案。
解读: 该研究提出的单片反向阻断SiC器件（MRBT）对阳光电源的功率变换技术具有重要参考价值。在电流源逆变器（CSI）应用中，该器件可简化电路拓扑，减少分立器件数量，从而提升系统功率密度和可靠性。对于阳光电源的组串式逆变器及储能变流器（PCS）产品线，若未来在特定高压或特殊拓扑场景下引入此类单芯片集成技术...
皮秒级4H-SiC二极管雪崩整形器演示：电压上升率达11.14 kV/ns，峰值功率密度达62 MW/cm²
Demonstration of Picosecond 4H-SiC Diode Avalanche Shaper With Voltage Rise Rate of 11.14 kV/ns and Peak Power Density of 62 MW/cm^2
Yu Zhou · Xiaoyan Tang · Qingwen Song · Chao Han 等9人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年4月
本文首次实验演示并表征了一种具有新型p+/p-/n+多层外延结构的高性能皮秒级4H-SiC二极管雪崩整形器（DAS）。通过连续多层外延晶圆生长技术制备，实现了极高的电压上升率和功率密度，为高频、高压脉冲功率应用提供了新的技术路径。
解读: 该研究展示了SiC材料在极端开关速度和功率密度下的潜力，对阳光电源的核心业务具有重要参考价值。首先，在组串式光伏逆变器和PowerTitan储能系统中，SiC器件的应用已成为提升功率密度和效率的关键，该技术有助于进一步优化高频开关电路设计。其次，在电动汽车充电桩领域，极高的电压上升率可用于开发更高效...
一种具有改进回滞特性的高压应用4H-SiC MOSFET静电放电保护装置
A 4H-SiC MOSFET-Based ESD Protection With Improved Snapback Characteristics for High-Voltage Applications
Kyoung-Il Do · Jong-Il Won · Yong-Seo Koo · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年5月
本文提出了一种基于分段拓扑的n型金属氧化物半导体场效应晶体管（NMOSFET）的新型静电放电（ESD）保护装置。研究利用了4H-SiC作为宽禁带半导体（3.3 eV）的材料特性，旨在提升高压应用场景下的半导体器件可靠性，并优化了ESD保护装置的回滞特性。
解读: 该研究针对宽禁带半导体SiC在高压功率器件中的ESD保护问题，对阳光电源的核心产品线具有重要参考价值。随着公司在组串式逆变器、PowerTitan储能系统及高压充电桩中大规模应用SiC MOSFET，器件的静电防护与可靠性直接影响产品的现场故障率。该分段拓扑设计可提升功率模块在高压环境下的鲁棒性，建...
“4H-SiC功率MOSFET雪崩诱导退化建模”一文的勘误
Erratum to “Modeling Avalanche Induced Degradation for 4H-SiC Power MOSFETs”
Jiaxing Wei · Siyang Liu · Xiaobing Zhang · Weifeng Sun 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年2月
本文是对原论文作者单位信息的更正说明，原论文主要研究了4H-SiC功率MOSFET在雪崩应力下的退化机理及建模方法。
解读: SiC功率器件是阳光电源组串式逆变器、PowerTitan储能系统及电动汽车充电桩提升功率密度与转换效率的核心。雪崩诱导退化直接影响SiC器件在极端工况下的寿命与可靠性。该研究提供的退化建模方法，有助于公司研发团队在产品设计阶段更精准地评估SiC器件的鲁棒性，优化驱动电路保护策略，从而提升光伏逆变器...
500 °C 碳化硅(SiC) PWM集成电路
500 °C SiC PWM Integrated Circuit
Saleh Kargarrazi · Hossein Elahipanah · Stefano Saggini · Debbie Senesky 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年3月
本文报道了一种采用4H-SiC双极工艺制造的高温脉宽调制(PWM)集成电路，该电路集成了片上斜坡发生器。测试表明，该电路可在25至500 °C的宽温度范围内稳定工作，PWM工作频率范围为160至210 kHz。
解读: 该研究展示了SiC器件在极端高温环境下的集成控制能力，对阳光电源的核心业务具有重要参考价值。在光伏逆变器和储能变流器（如PowerTitan系列）中，功率模块的散热设计一直是提升功率密度的瓶颈。若能将控制电路与功率器件实现更高程度的耐高温集成，将显著简化散热系统设计，提高系统可靠性。建议研发团队关注...
10-kV 10-A SiC MOSFET的短路退化研究
Short-Circuit Degradation of 10-kV 10-A SiC MOSFET
Emanuel-Petre Eni · Szymon Bęczkowski · Stig Munk-Nielsen · Tamas Kerekes 等12人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年12月
本文研究了10-kV 10-A 4H-SiC MOSFET在6-kV直流母线电压下的短路退化行为。旨在分析器件在寿命周期内承受多次短路脉冲时的瞬态特性变化，为电力电子变换器的设计及故障保护策略提供理论依据。
解读: 随着阳光电源在高压光伏及储能系统（如PowerTitan系列）中对高压SiC器件的应用探索，理解超高压SiC MOSFET的短路失效机理至关重要。该研究揭示了器件在极端工况下的退化规律，对于优化逆变器及PCS的驱动保护电路、提升系统可靠性具有直接指导意义。建议研发团队参考该退化模型，在iSolarC...
一种用于碳化硅基BJT功率模块的简单解析PSpice模型开发
Development of a Simple Analytical PSpice Model for SiC-Based BJT Power Modules
Daniel Johannesson · Muhammad Nawaz · IEEE Transactions on Power Electronics · 2016年6月
本文首次开发并验证了一种针对1200V/800A 4H-SiC双极结型晶体管（BJT）功率模块的简单解析Spice型模型。该模型基于适用于高功率应用的温度相关SiC Gummel-Poon模型，通过PSpice仿真提取了与技术相关的参数，为高压大功率SiC器件的电路级仿真提供了高效工具。
解读: 随着阳光电源在组串式逆变器和PowerTitan系列储能系统（PCS）中对功率密度和效率要求的不断提升，SiC器件的应用已成为核心趋势。该研究提出的高压大功率SiC器件解析模型，能够显著缩短研发周期，提升电路仿真精度。建议研发团队关注该模型在高温环境下的热电耦合特性，将其引入到大功率逆变器及储能变流...
超高压4H-SiC门极可关断晶闸管与绝缘栅双极型晶体管在高功率应用中的评估
Evaluation of Ultrahigh-Voltage 4H-SiC Gate Turn-OFF Thyristors and Insulated-Gate Bipolar Transistors for High-Power Applications
Daniel Johannesson · Muhammad Nawaz · Staffan Norrga · Hans-Peter Nee · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年4月
本文利用计算机辅助设计模型，评估了20-50 kV超高压4H-SiC P-i-N二极管、IGBT及GTO晶闸管的静态与动态性能。研究重点分析了在超高压应用场景下，这些宽禁带半导体器件的导通压降及开关特性，为高功率电力电子系统的设计提供了理论依据。
解读: 该研究探讨的20-50kV超高压SiC器件目前主要应用于超高压直流输电或特种工业电源领域，超出了阳光电源现有光伏逆变器（最高1500V）及储能系统（PowerTitan系列等）的电压等级需求。然而，随着宽禁带半导体技术的演进，SiC在高压领域的性能优势显著。建议研发团队持续关注超高压SiC器件的损耗...
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