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一种具有共模瞬态抗扰度和负电压操作设计的高频功率转换器单片GaN功率级
A Monolithic GaN Power Stage With Common-Mode Transient Immunity and Negative Voltage Operation Design for High-Frequency Power Converters
Rongxing Lai · Zekun Zhou · Junhong Wu · Yun Dai 等9人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年7月
本文提出了一种用于高频功率转换的单片氮化镓（GaN）功率级。该方案集成了GaN基电路与功率开关，重点解决了GaN应用场景中的共模瞬态抗扰度（CMTI）和负电压操作问题，并采用缓冲屏蔽电平移位技术，为高频电力电子应用提供了高性能集成解决方案。
解读: GaN器件在高频化、高功率密度趋势下对阳光电源的产品升级至关重要。该研究提出的单片集成技术及CMTI优化方案，可直接赋能阳光电源的户用光伏逆变器及小型化充电桩产品，显著提升开关频率并减小磁性元件体积。建议研发团队关注其电平移位技术在驱动电路中的应用，以解决高频切换下的噪声干扰问题，提升系统可靠性。此...
基于电路法的P-Gate GaN HEMT栅极鲁棒性与可靠性评估
Gate Robustness and Reliability of P-Gate GaN HEMT Evaluated by a Circuit Method
Bixuan Wang · Ruizhe Zhang · Qihao Song · Hengyu Wang 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年5月
针对GaN SP-HEMT栅极过压裕度小的问题，现有直流偏置或脉冲I-V测试方法难以模拟实际变换器中的栅极电压过冲。本文提出了一种新的电路评估方法，能够更真实地反映实际工况下的栅极可靠性。
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器件的应用成为趋势。该文章提出的电路级栅极可靠性评估方法，能够有效指导研发团队在设计阶段规避GaN器件在复杂开关瞬态下的失效风险。建议在组串式逆变器的高频功率级设计中引入该评估方法，以优化驱动电路设计，提升产品在极端工况下...
用于Ka波段低压无线通信应用的高性能AlN/GaN/AlN/GaN双通道鳍式HEMT
High Performance AlN/GaN/AlN/GaN Double Channel Fin-HEMT For Ka-band Low Voltage Wireless Communication Applications
Can Gong · Minhan Mi · Yuwei Zhou · Ting Meng 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年11月
在本文中，提出了一种用于Ka波段低压移动通信应用的高性能AlN/GaN/AlN/GaN双沟道鳍式高电子迁移率晶体管（DCF - HEMT）。得益于鳍式结构，所制备的DCF - HEMT展现出了改善的关态栅极控制特性。该晶体管的薄层电阻（$R_{\mathrm{SH}}$）低至$174 \Omega /$□，源漏间距短至$1.5 \mu \mathrm{~m}$，AlN/GaN/AlN/GaN DCF - HEMT实现了高达$2613 \mathrm{~mA} / \mathrm{mm}$的最大电...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这篇关于AlN/GaN双沟道Fin-HEMT器件的研究虽然聚焦于Ka波段无线通信应用，但其核心技术突破对我司功率电子产品具有重要的借鉴价值和潜在应用前景。 该器件展现的技术特性与我司光伏逆变器、储能变流器等核心产品的技术需求存在显著契合点。首先，双沟道结构实现的低薄层电阻...
基于数字孪生的储能系统电池热管理优化与寿命预测
Reliability Issues and Degradation Mechanisms of p-GaN Gated E-Mode AlGaN/GaN Power HEMTs: A Critical Review
J. Ajayan · Asisa Kumar Panigrahy · Sachidananda Sen · Maneesh Kumar 等5人 · IEEE Access · 2025年5月
储能系统电池热管理对性能和寿命至关重要,传统控制策略缺乏预见性。本文提出基于数字孪生的热管理优化方法,通过实时热仿真和寿命预测模型优化冷却策略,延长电池循环寿命。
解读: 该数字孪生热管理技术可应用于阳光电源ST系列储能系统。通过虚实融合的热管理优化,提升电池一致性和循环寿命,降低热管理能耗,实现储能系统的精细化温度控制,为大规模储能电站提供智能热管理方案。...
最大化650V p-GaN栅极HEMT性能：动态导通电阻表征与电路设计考量
Maximizing the Performance of 650-V p-GaN Gate HEMTs: Dynamic RON Characterization and Circuit Design Considerations
Hanxing Wang · Jin Wei · Ruiliang Xie · Cheng Liu 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年7月
本文系统表征了650V/13A增强型p-GaN栅极功率晶体管。重点评估了静态与动态（开关）条件下的导通电阻（RON）和阈值电压（VTH）。研究发现动态RON对栅极驱动电压（VGS）的依赖性与静态RON存在显著差异，为高频高效电力电子变换器的设计提供了关键参考。
解读: 随着阳光电源在户用光伏逆变器及小型化储能系统（如PowerStack）中对高功率密度和高效率的需求日益增加，GaN器件的应用已成为技术演进的关键。本文对650V p-GaN器件动态RON的深入表征，直接指导了高频开关电路的设计与驱动优化，有助于降低逆变器损耗并缩小体积。建议研发团队在下一代高频组串式...
具有AlN插入层的新型增强型p沟道GaN MOSFET
Novel Enhancement-Mode p-Channel GaN MOSFETs With an AlN Insert Layer
Hai Huang · Maolin Pan · Qiang Wang · Xinling Xie 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年2月
在本研究中，在专为 p - GaN 高电子迁移率晶体管（HEMT）设计的商用 GaN 晶圆上展示了一款增强型（E 型）p 沟道 GaN 金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（p - MOSFET），其最大导通态电流（ ${I}_{\text {ON}}$ ）密度为 10.5 mA/mm，阈值电压（ ${V}_{\text {TH}}$ ）为 - 2.45 V， ${I}_{\text {ON}}/{I}_{\text {OFF}}$ 比为 $10^{{8}}$ 。此外，我们提出了一种新型 E...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于AlN插入层的增强型p沟道GaN MOSFET技术具有重要的战略意义。当前我们的光伏逆变器和储能变流器主要采用n沟道功率器件，而该技术突破为实现GaN基互补金属氧化物半导体（CMOS）架构提供了关键的p沟道器件解决方案。 该技术的核心价值在于显著改善的器件性能参数...
一种用于车载应用、具有自生成开关信号的全集成电感式GaN升压转换器
A Fully Integrated Inductor-Based GaN Boost Converter With Self-Generated Switching Signal for Vehicular Applications
Pilsoon Choi · Ujwal Radhakrishna · Chirn-Chye Boon · Dimitri Antoniadis 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2016年8月
本文提出了一种基于电感的GaN直流升压转换器，通过自生成开关信号技术，省去了驱动大型晶体管开关所需的功率和面积消耗型栅极驱动器。该电路采用0.25μm GaN-on-SiC工艺，将所有有源和无源元件集成在3mm×3mm的芯片上。在680MHz开关频率下，输出电压为20V时，功率密度达到0.24 W/mm²，适用于车载应用。
解读: 该技术展示了GaN器件在极高频集成化设计中的潜力，对阳光电源的电动汽车充电桩及户用光伏逆变器产品线具有重要参考价值。通过省去栅极驱动器并实现高集成度，可显著提升功率密度并降低系统体积。建议研发团队关注其自激振荡控制策略在小型化辅助电源或车载充电模块（OBC）中的应用可行性，以进一步优化阳光电源充电桩...
蓝宝石衬底上高压p-GaN栅HEMT的自增强非钳位感性开关鲁棒性
Self-Enhanced Unclamped-Inductive-Switching Robustness of High-Voltage p-GaN Gate HEMT on Sapphire Substrate
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...
一种经实验验证的GaN HD-GIT晶体管行为模型
An Experimentally Verified Behavioral GaN HD-GIT Transistor Model
Ander Udabe · Igor Baraia-Etxaburu · David Garrido Diez · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年5月
氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）凭借优异的导通电阻和开关速度，成为硅（Si）和碳化硅（SiC）器件的有力竞争者。本文重点研究了商业化增强型GaN晶体管的建模方法，通过实验验证了HD-GIT晶体管的行为模型，为高频功率变换器的设计与仿真提供了精确的理论支撑。
解读: GaN作为宽禁带半导体技术，是提升功率密度和转换效率的关键。对于阳光电源而言，该研究对户用光伏逆变器及小型化充电桩产品线具有重要参考价值。通过引入高精度的GaN行为模型，研发团队可在设计阶段更准确地评估高频开关损耗与电磁干扰（EMI），从而优化PCB布局与散热设计。建议在下一代高频、高功率密度户用逆...
利用GaN/Si混合开关抑制动态导通电阻以提升Buck变换器效率
Enhancing Buck Converter Efficiency by Using GaN/Si Hybrid Switches to Suppress Dynamic On-State Resistance
Gaoqiang Deng · Xihao Bi · Jingyu Shen · Renkuan Liu 等12人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年10月
本文证明了采用GaN/Si混合开关的Buck变换器比同规格纯GaN开关具有更高的转换效率。通过将并联GaN HEMT中的一个替换为同电压等级但电阻稍高的Si超结MOSFET，可显著降低总导通损耗并抑制动态导通电阻效应。
解读: 该技术对阳光电源的户用光伏逆变器及小型储能PCS产品具有重要参考价值。在追求高功率密度和高效率的趋势下，GaN器件的动态导通电阻（Current Collapse）一直是限制其在功率变换中应用的关键痛点。通过GaN/Si混合拓扑，可以在不显著增加成本的前提下，优化变换器在不同负载下的效率表现。建议研...
通过三维共封装和增强的dv/dt控制能力释放GaN/SiC级联器件的全部潜力
Unlocking the Full Potential of GaN/SiC Cascode Device With 3D Co-Packaging and Enhanced dv/dt Control Capability
Ji Shu · Jiahui Sun · Mian Tao · Yangming Du 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年1月
为充分挖掘氮化镓高电子迁移率晶体管（GaN - HEMT）/碳化硅结型场效应晶体管（SiC - JFET）共源共栅器件的快速开关潜力，采用三维堆叠共封装结构来最小化寄生互连电感。这种结构具有降低开关损耗和抑制振荡的优点。配备三维共封装结构后，通过给低压氮化镓高电子迁移率晶体管引入一个额外的栅 - 漏电容 \(C_{GD - LV}\)，增强了氮化镓/碳化硅共源共栅器件的 \(dv/dt\) 控制能力。这个额外的 \(C_{GD - LV}\) 改善了输入控制栅电压与结型场效应晶体管栅电压之间的耦...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项GaN/SiC级联器件的3D协同封装技术具有重要的战略价值。该技术通过三维堆叠封装显著降低寄生电感，并引入额外栅漏电容实现精确的dv/dt控制，为我们的核心产品带来多重技术突破机遇。 在光伏逆变器领域，该技术可直接提升产品的功率密度和转换效率。快速开关能力意味着更低的...
增强型GaN p-FET及互补逻辑电路的偏振增强设计与开发
Design and Development of Polarization-Enhanced E-Mode GaN p-FET and Complementary Logic (CL) Circuits
Teng Li · Jingjing Yu · Sihang Liu · Yunhong Lao 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年4月
p型氮化镓（GaN）层中镁（Mg）受主的低电离率是导致增强型（E-mode）GaN p沟道场效应晶体管（p-FET）电流密度较低的关键因素。在本研究中，采用极化增强技术来提高p-GaN沟道的电离率。为实现GaN互补逻辑（CL）电路，制备了高性能的凹槽栅E-mode GaN p-FET。在制备过程中，发现沟道厚度（$t_x$）是影响器件性能指标的关键参数。随着$t_x$减小（即凹槽深度增大），可获得更负的阈值电压（$V_{th}$）；然而，代价是导通电阻（$R_{on}$）增大。沟道厚度$t_x$...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项氮化镓（GaN）互补逻辑电路技术具有显著的战略价值。该研究通过极化增强技术突破了p型GaN器件的电流密度瓶颈，实现了17.7 mA/mm的高电流密度和6.9×10^7的开关比，为GaN功率集成电路（PIC）的商业化应用奠定了重要基础。 对于阳光电源的核心产品线，该技术...
兆赫兹软开关运行下GaN功率开关的电热电路建模与实际评估
Electrothermal Circuit Modeling and Practical Evaluation of GaN Power Switches for Mega-Hertz Soft-Switching Operation
Mingshuo Zhu · Kerui Li · Siew-Chong Tan · Shu Yuen Ron Hui · IEEE Transactions on Power Electronics · 预计 2026年5月
本文研究了氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）在兆赫兹（MHz）软开关运行下的开关性能与电热行为，重点关注转换效率、热稳定性及电磁干扰。研究指出，GaN器件的实际反向导通特性与厂商数据手册存在差异，并提出了相应的电热建模方法以优化高频应用。
解读: 随着阳光电源在户用光伏逆变器及小型化储能系统（如PowerStack）中对功率密度要求的不断提升，高频化是未来的核心趋势。GaN器件凭借其卓越的开关速度，是实现MHz级转换的关键。本文提出的电热建模方法，可直接应用于阳光电源研发部门对高频功率模块的热设计优化，有助于提升逆变器效率并缩小体积。建议研发...
功率GaN HEMT器件阈值电压不稳定性测量电路
Threshold Voltage Instability Measurement Circuit for Power GaN HEMTs Devices
Rustam Kumar · Suvendu Samanta · Tian-Li Wu · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年6月
p-GaN栅极GaN HEMT器件是实现功率电子应用中常关型操作的首选，但其存在阈值电压不稳定性问题。传统曲线追踪仪无法提供小于500μs的短脉冲，难以准确表征该特性。本文提出了一种新型测量电路，能够实现更短脉冲下的阈值电压不稳定性表征。
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和高效率的需求日益增长，GaN器件的应用前景广阔。阈值电压不稳定性是影响GaN器件长期可靠性的关键因素。该研究提出的短脉冲测量技术，对于阳光电源研发团队评估GaN器件在实际高频开关工况下的老化特性、优化驱动电路设计以及提升产品可靠性具有重要...
一种基于米勒钳位电路的GaN HEMT串扰抑制新方法
A Novel Crosstalk Suppression Method With Miller Clamp Circuit for GaN HEMTs
Tianci Wang · Chuang Bi · Siyong Luo · Fan Li 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年3月
氮化镓（GaN）功率器件凭借高开关速度和低导通损耗，显著提升了开关变换器的效率与功率密度。然而，其高开关速度和低阈值电压特性也使其易受桥臂串扰影响。本文提出了一种新型米勒钳位电路，旨在有效抑制GaN器件的串扰问题，提升系统运行可靠性。
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功率密度要求的不断提升，GaN器件的应用成为技术演进的重要方向。该研究提出的米勒钳位电路能有效解决GaN器件在高频开关下的串扰误导通问题，直接提升逆变器桥臂的可靠性。建议研发团队在下一代高频化、小型化组串式逆变器及微型逆变器设计中引入该抑制方案，以在保...
堆叠式强耦合GaN/SiC级联器件及其快速开关与可回收强dv/dt控制
Stacked Strongly Coupled GaN/SiC Cascode Device With Fast Switching and Reclaimed Strong dv/dt Control
作者未知 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年3月
我们提出了一种氮化镓高电子迁移率晶体管（GaN - HEMT）/碳化硅结型场效应晶体管（SiC - JFET）共源共栅器件，该器件用高质量的氮化镓二维电子气（2DEG）沟道取代了碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管（SiC MOSFET）中对性能和可靠性限制最大的低迁移率MOS沟道。与SiC MOSFET相比，GaN/SiC共源共栅器件的p - GaN栅极堆叠结构具有更低的栅极电荷 ${Q}_{\text {G}}$ 、热稳定的阈值电压 ${V}_{\text {TH}}$ 、更小的比导通电阻 $...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项GaN/SiC共栅极级联器件技术具有重要的战略价值。该技术通过将GaN HEMT的高质量二维电子气沟道与SiC JFET结合，有效规避了传统SiC MOSFET低迁移率MOS沟道的性能瓶颈，这对我们的光伏逆变器和储能变流器产品线具有显著的性能提升潜力。 该技术的核心优...
氮化镓基同步升压变换器的死区效应及最优死区选择分析模型
Deadtime Effect on GaN-Based Synchronous Boost Converter and Analytical Model for Optimal Deadtime Selection
Di Han · Bulent Sarlioglu · IEEE Transactions on Power Electronics · 2016年1月
氮化镓（GaN）功率器件凭借低损耗和高开关速度优于传统硅器件。然而，在高频运行下，若死区时间设置不当，会产生显著的死区损耗。本文提出了一种针对GaN HEMT变换器的死区效应分析模型，旨在通过优化死区时间提升变换器效率。
解读: 随着阳光电源在户用光伏逆变器及小型储能PCS中对高功率密度和高频化需求的提升，GaN器件的应用成为技术演进的重要方向。本文提出的死区优化模型对于提升高频DC-DC变换级的效率至关重要，有助于降低散热设计难度，减小磁性元件体积。建议研发团队在开发下一代高频紧凑型户用储能系统及微型逆变器时，引入该分析模...
基于GaN的Buck变换器死区时间优化
Dead Time Optimization in a GaN-Based Buck Converter
Mohsin Asad · Amit Kumar Singha · Ravada Madhu Sudhan Rao · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年3月
氮化镓（GaN）场效应管凭借低导通电阻和低结电容，性能优于硅MOSFET。然而，GaN变换器在反向导通期间存在较高的死区损耗。为提升效率，本文提出了一种用于GaN变换器死区时间优化的简化模型。
解读: GaN器件在阳光电源的高功率密度产品研发中具有重要战略意义。随着户用光伏逆变器和小型储能PCS向轻量化、高频化发展，GaN的应用能显著降低开关损耗并缩小磁性元件体积。本文提出的死区时间优化模型，可直接指导阳光电源研发团队在设计高频DC-DC变换级（如户用光伏及充电桩模块）时，通过精确控制死区来抑制G...
利用超晶格与三维GaN复合模板外延材料提升射频击穿电压
Enhancement of RF breakdown voltage using epitaxial materials of superlattice and three-dimensional GaN composite template
Hong Wang · Journal of Materials Science: Materials in Electronics · 2025年5月 · Vol.36.0
本文提出了一种新颖的结构，该结构结合了超晶格AlGaN与三维（3D）GaN的复合体系，成功在Si衬底上实现了高质量无裂纹的GaN外延薄膜。超晶格结构在缓解GaN与Si之间的晶格失配方面发挥了重要作用。更重要的是，在超晶格结构基础上引入3D GaN结构延迟了岛状结构的合并过程，从而提高了GaN薄膜的质量并降低了位错密度。该复合结构显著提升了晶体质量，有效释放了GaN中的应力，并减少了位错密度。此外，该结构还为生长高阻抗缓冲层提供了可能，可用于替代Fe掺杂以提高击穿电压（B V gd）。位错密度的显...
解读: 该GaN外延技术通过超晶格AlGaN与三维GaN复合结构,显著提升击穿电压并降低位错密度,对阳光电源功率器件应用具有重要价值。在ST系列PCS和SG逆变器中,高耐压GaN器件可替代传统Si/SiC方案,实现更高功率密度和开关频率。复合缓冲层结构避免Fe掺杂,提升器件可靠性,适用于三电平拓扑和高压直流...
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...
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