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掺铍ScAlN/GaN高电子迁移率晶体管的低关态电流与高电流应力稳定性
Beryllium-incorporated ScAlN/GaN HEMTs with low off-current and high current stress stability
Jie Zhang · Md Tanvir Hasan · Shubham Mondal · Zhengwei Ye · Applied Physics Letters · 2025年7月 · Vol.127
本文报道了一种通过引入铍（Be）掺杂来提升ScAlN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMTs）性能的新方法。该器件展现出显著降低的关态漏电流，并在高电流应力条件下表现出优异的稳定性。通过精确调控Be掺杂浓度，有效抑制了栅极泄漏电流和动态导通电阻退化，同时保持良好的开态特性。透射电子显微镜与二次离子质谱分析证实了材料界面清晰且掺杂均匀。该研究为高性能GaN基功率器件的可靠性提升提供了可行路径。
解读: 该掺铍ScAlN/GaN HEMT技术对阳光电源功率器件应用具有重要价值。低关态漏电流特性可直接降低ST系列储能变流器和SG光伏逆变器的待机损耗，提升系统效率；高电流应力稳定性解决了GaN器件在PowerTitan大型储能系统长期运行中的可靠性痛点。相比传统AlGaN方案，ScAlN材料的高极化特性...
用于提升GaN MIS-HEMT阈值电压热稳定性的NiOx栅氧化层
NiOx gate oxide for enhanced thermal stability of threshold voltage in GaN MIS-HEMTs up to 400 °C
Mritunjay Kumar · Ganesh Mainali · Vishal Khandelwal · Saravanan Yuvaraja · Applied Physics Letters · 2025年5月 · Vol.126
本文报道了一种基于NiOx栅氧化层的GaN基金属-绝缘体-半导体高电子迁移率晶体管（MIS-HEMT），在高达400 °C的工作温度下仍表现出优异的阈值电压热稳定性。通过反应溅射法制备的NiOx薄膜具有高介电常数、良好的界面特性及高温下化学稳定性，有效抑制了高温工作时的界面态生成与电荷退极化效应。实验结果表明，器件在400 °C高温退火及动态偏置应力下，阈值电压漂移显著减小，稳定性明显优于传统Al2O3或SiNx栅介质器件。该研究为高温、高功率电子器件提供了可行的栅氧化方案。
解读: 该NiOx栅氧化层GaN器件技术对阳光电源高温应用场景的功率器件设计具有重要参考价值。可应用于ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的高频开关电路,特别适合沙漠、高原等高温环境下的产品。其400℃高温下的阈值电压稳定性优势,有助于提升逆变器的可靠性和转换效率。建议在下一代1500V系统的GaN功率模...
面向硬开关应用的GaN/Si混合开关设计与优化：考虑动态导通电阻与功率损耗
Design and Optimization of GaN/Si Hybrid Switch for Hard-Switching Application Considering Dynamic On-Resistance and Power Loss
Chen Song · Hui Li · Shan Yin · Yingzhe Wu 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2026年4月
针对GaN器件单管尺寸受限及并联应用挑战，本文研究了GaN/Si混合开关技术。通过分析动态导通电阻及功率损耗，优化了硬开关应用下的驱动与拓扑设计，为高功率密度变换器提供了一种兼顾成本与性能的解决方案。
解读: 该技术对阳光电源的组串式逆变器及户用储能系统具有重要参考价值。随着功率密度要求的提升，GaN/Si混合开关方案有望在小功率段替代纯Si或纯GaN方案，在降低成本的同时提升效率。建议研发团队关注该混合开关在微型逆变器及高频DC-DC变换器中的应用潜力，通过优化驱动电路解决并联均流与动态导通电阻问题，从...
级联GaN高电子迁移率晶体管在单脉冲浪涌电流应力下的失效机理研究
Investigations Into Failure Mechanism of Cascode GaN HEMTs Under Single Pulse Surge Current Stress
Weihao Lu · Sheng Li · Weixiong Mao · Yanfeng Ma 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年4月
当共源共栅氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）在第三象限工作时，浪涌电流能力成为实际应用中的关键参数之一。本文研究了650 V共源共栅GaN HEMT在单脉冲浪涌电流应力下的失效行为和机制。对比实验结果表明，高浪涌电流及其导致的浪涌电压升高会使耗尽型（D型）GaN HEMT发生不可逆失效。进一步的物理失效分析将失效点定位在漏极电极附近。此外，通过混合模式仿真验证了，漏极电极附近的焦耳热会迅速积累，最终导致器件烧毁。此外，研究证明改善器件漏极金属焊盘的散热性能可提高浪涌电流能力，这为共源...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于级联GaN HEMT器件在单脉冲浪涌电流应力下失效机制的研究具有重要的工程应用价值。在光伏逆变器和储能变流器系统中，功率开关器件经常面临电网故障、负载突变等引发的浪涌电流冲击，GaN器件的第三象限工作能力直接关系到系统的可靠性和安全性。 该研究通过实验和仿真揭示了...
高温反向偏压应力下p-GaN栅AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管的退化机理
Degradation Mechanisms of p-GaN Gate AlGaN/GaN High-Electron-Mobility Transistors Under High-Temperature Reverse Bias Stress
Chengbing Pan · Wenbo Wang · Ruomeng Zhang · Xinyuan Zheng 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年7月
p型氮化镓（p - GaN）栅极氮化铝镓/氮化镓（AlGaN/GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）在包括电动汽车、雷达等在内的许多应用领域具有广阔前景。然而，p - GaN栅极AlGaN/GaN HEMTs的阈值电压（ ${V}_{\text {TH}}$ ）不稳定性和动态导通电阻（ ${R}_{\text {DSON}}$ ）退化问题仍然令人担忧。在此，对p - GaN栅极AlGaN/GaN HEMTs的阈值电压和动态 ${R}_{\text {DSON}}$ 的退化行为进行了系统研究。在高...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，该论文揭示的p-GaN栅极AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）退化机制研究具有重要的战略价值。作为新一代宽禁带半导体器件，GaN功率器件凭借其高开关频率、低导通损耗和高温工作能力，正成为光伏逆变器和储能变流器实现高功率密度、高效率的关键技术路径。 该研究系统阐...
一种200mm E-Mode GaN-on-Si功率HEMT可靠性与寿命评估新方法
A Novel Evaluation Methodology for the Reliability and Lifetime of 200 mm E-Mode GaN-on-Si Power HEMTs
Jingyu Shen · Chao Yang · Liang Jing · Ping Li 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年5月
本文提出了一种针对增强型AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）的可靠性与寿命评估新方法。以工业级200mm Si CMOS兼容平台制造的商用100V E-mode GaN-on-Si功率HEMT为例，详细介绍了包括晶圆级可靠性测试（WLRT）在内的评估流程，为宽禁带半导体器件的可靠性验证提供了实用参考。
解读: GaN作为宽禁带半导体，在提升阳光电源户用光伏逆变器及小型化充电桩的功率密度和转换效率方面具有巨大潜力。本文提出的可靠性评估方法对于公司评估GaN器件在工业化应用中的长期稳定性至关重要。建议研发团队参考该评估流程，建立针对GaN功率器件的入库筛选标准，以加速其在下一代高频、高效率户用逆变器及便携式储...
兆赫兹高频开关下p-Gate GaN HEMT的过压鲁棒性研究
Overvoltage Robustness of p-Gate GaN HEMTs in High Frequency Switching up to Megahertz
Ruizhe Zhang · Qihao Song · Qiang Li · Yuhao Zhang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年5月
本文研究了无雪崩能力的GaN HEMT功率器件在连续高频过压开关下的鲁棒性。通过开发基于有源钳位电路的零电压开关转换器测试平台，实现了千伏级过压和兆赫兹频率下的稳定开关测试，揭示了GaN器件在极端工况下的失效边界与可靠性机理。
解读: GaN作为第三代半导体，在提升阳光电源组串式逆变器及户用储能系统功率密度方面具有巨大潜力。该研究针对GaN器件在高频过压下的失效机理分析，为公司在开发下一代高频、高效率功率模块时，优化驱动电路设计、改进有源钳位保护策略提供了关键理论支撑。建议研发团队关注该测试方法，以提升公司在极端工况下对宽禁带半导...
共源共栅GaN HEMT在非钳位感性开关下的鲁棒性
Robustness of Cascode GaN HEMTs in Unclamped Inductive Switching
Qihao Song · Ruizhe Zhang · Joseph Kozak · Jingcun Liu 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年4月
浪涌能量鲁棒性对汽车动力总成和电网等应用至关重要。与Si和SiC MOSFET不同，GaN HEMT缺乏雪崩能力，主要依靠过压能力承受浪涌能量。本文对共源共栅GaN HEMT在非钳位感性开关（UIS）条件下的浪涌能量鲁棒性进行了全面研究。
解读: 随着阳光电源在户用光伏逆变器及电动汽车充电桩领域对高功率密度和高效率的需求日益增长，GaN器件的应用潜力巨大。本文针对GaN HEMT在UIS条件下的鲁棒性研究，为阳光电源在设计高频、紧凑型功率变换模块时提供了关键的可靠性评估依据。建议研发团队在引入GaN器件时，重点关注其过压耐受特性，并优化驱动电...
基于单片集成氮化镓蓝宝石二极管桥IC的1000V、10MHz倍压器
1000 V, 10 MHz Voltage Multiplier Based on Monolithically Integrated GaN-on-Sapphire Diode Bridge IC
Zineng Yang · Xin Yang · Hehe Gong · Hongchang Cui 等15人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2026年4月
本文展示了一种基于单片集成氮化镓（GaN-on-Sapphire）二极管桥IC的1000V、10MHz倍压器。研究填补了GaN器件在千伏级高频应用中的空白，验证了单片集成技术在实现高压、高频功率转换方面的潜力。
解读: 该研究展示了GaN器件在千伏级高压与超高频应用中的突破，对阳光电源的未来产品研发具有重要参考价值。在组串式逆变器和户用储能PCS领域，随着功率密度的不断提升，传统硅基器件已接近性能瓶颈，引入GaN-on-Sapphire等宽禁带半导体技术有助于进一步缩小磁性元件体积，提升整机效率。建议研发团队关注该...
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...
GaN HEMT稳态开关过程中的输出电容损耗
Output Capacitance Loss of GaN HEMTs in Steady-State Switching
Qihao Song · Ruizhe Zhang · Qiang Li · Yuhao Zhang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年5月
本文针对高频应用中GaN HEMT输出电容（C_OSS）充放电产生的损耗问题，提出了一种基于非钳位电感开关（UIS）测试平台的简便损耗表征方法，为高频功率变换器的效率评估提供了新手段。
解读: 随着阳光电源在户用光伏逆变器及小型储能系统（如PowerStack）中对高功率密度和高效率的追求，GaN器件的应用趋势日益明显。该研究提出的C_OSS损耗表征方法，能够帮助研发团队更精准地评估GaN器件在高频开关下的损耗特性，从而优化逆变器及DC-DC变换器的磁性元件设计与驱动电路参数。建议在下一代...
利用转移的LPCVD生长h-BN缓解AlGaN/GaN HEMT中的自加热效应
Mitigation of self-heating in AlGaN/GaN HEMTs using transferred LPCVD-grown h-BN
Cheng Chang · Kad Dokwan Kook · Chenyang Lin · Xiang Zhang 等5人 · Applied Physics Letters · 2025年8月 · Vol.127
本文报道了一种通过转移低压化学气相沉积（LPCVD）生长的六方氮化硼（h-BN）来有效缓解AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMTs）中自加热效应的方法。将高质量h-BN薄膜集成于器件沟道附近，显著提升了横向热导率，改善了热量耗散。实验结果显示，器件的结温明显降低，连续工作下的温度上升减少了约40%，同时保持了良好的电学性能。该策略为提升第三代半导体器件的热管理能力提供了可行路径。
解读: 该研究提出的h-BN散热方案对阳光电源的GaN功率器件应用具有重要参考价值。通过LPCVD生长h-BN提升横向热导率的方法,可显著改善SG系列高频光伏逆变器和ST系列储能变流器中GaN器件的散热性能,有助于提高功率密度。结温降低40%的效果对车载OBC等对功率密度要求高的产品尤为重要。这一散热创新为...
基于源/漏隧道结接触实现漏极电流超过110 mA/mm的增强型GaN/AlGaN p沟道场效应晶体管
Enhancement-mode GaN/AlGaN p-channel field effect transistors with _I_ D **>** 110 mA/mm achieved through source/drain tunnel junction contacts
Zhaofeng Wang · Zhihong Liu · Xiaojin Chen · Xing Chen 等5人 · Applied Physics Letters · 2025年4月 · Vol.126
本文报道了一种采用源极/漏极隧道结接触技术实现高性能增强型GaN/AlGaN p沟道场效应晶体管的研究。通过优化Mg掺杂p型层结构与低温外延生长工艺，显著提升了空穴浓度与迁移率，实现了低电阻欧姆接触。器件在常温下表现出增强型工作特性，最大漏极电流密度超过110 mA/mm，跨导达15 mS/mm，亚阈值摆幅为120 mV/dec。该结果为宽禁带半导体p沟道器件的性能突破提供了有效路径。
解读: 该p沟道GaN器件技术对阳光电源功率电子产品具有重要应用价值。110 mA/mm的电流密度和增强型特性可应用于：1）ST储能变流器和PowerTitan系统的双向功率变换模块，p沟道与n沟道GaN器件互补配对可实现更高效的三电平拓扑和双向DC-DC变换；2）车载OBC和电机驱动系统，p沟道器件可简化...
基于反向耦合电感的高频高效GaN基交错CRM双向Buck/Boost变换器
High-Frequency High-Efficiency GaN-Based Interleaved CRM Bidirectional Buck/Boost Converter with Inverse Coupled Inductor
Xiucheng Huang · Fred C. Lee · Qiang Li · Weijing Du · IEEE Transactions on Power Electronics · 2016年6月
本文提出了一种基于GaN器件的高频高效交错临界电流模式（CRM）双向Buck/Boost变换器，并引入反向耦合电感。利用GaN器件低开关损耗和驱动损耗的特性，将开关频率提升至兆赫兹（MHz）范围，显著减小了无源元件的体积。
解读: 该技术对阳光电源的储能系统（如PowerStack、PowerTitan）及户用光伏逆变器具有重要参考价值。通过引入GaN器件与反向耦合电感技术，可显著提升DC-DC环节的功率密度，减小储能PCS的体积与重量，降低系统成本。建议研发团队关注该拓扑在兆赫兹高频化应用中的电磁兼容（EMC）设计及散热管理...
基于GaN IC的有源钳位反激式适配器辐射EMI建模与抑制
Modeling and Reduction of Radiated EMI in a GaN IC-Based Active Clamp Flyback Adapter
Juntao Yao · Yiming Li · Shuo Wang · Xiucheng Huang 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年5月
本文针对基于氮化镓（GaN）集成电路的有源钳位反激变换器，建立了辐射电磁干扰（EMI）模型。文中识别并提取了对辐射EMI影响显著的电容耦合路径，并通过实验验证了模型的准确性。基于该模型，文章进一步提出了针对性的EMI抑制策略，以优化高频GaN变换器的电磁兼容性能。
解读: 随着阳光电源户用光伏逆变器及充电桩产品向高功率密度、高开关频率方向发展，GaN器件的应用日益广泛，但其带来的高频EMI问题是产品认证与可靠性的关键挑战。本文提出的辐射EMI建模方法及电容耦合分析技术，可直接指导阳光电源研发团队在PCB布局设计阶段优化寄生参数，降低EMI噪声源。建议将此建模方法应用于...
基于6英寸Si的MIS p-GaN隧穿栅HEMT：一种提升栅极可靠性的新方法
MIS p-GaN Tunneling Gate HEMTs on 6-In Si: A Novel Approach to Enhance Gate Reliability
Zhanfei Han · Xiangdong Li · Jian Ji · Qiushuang Li 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年2月
为了提高 p - GaN 栅高电子迁移率晶体管（HEMT）的栅极摆幅并降低栅极泄漏，本工作引入了具有超薄 Al₂O₃ 隧穿层的新型金属 - 绝缘体 - 半导体（MIS）p - GaN 隧穿栅 HEMT。通过改变原子层沉积（ALD）的氧源以及 MIS 结构中 Al₂O₃ 的厚度，我们得到以下结果：1）使用 H₂O 作为氧源进行 Al₂O₃ 沉积时引入的过量氢会严重使 Mg 掺杂剂失活，使阈值电压 $V_{\text {TH}}$ 负向漂移，并损害动态性能；2）MIS 结构可有效提高正向偏置栅极击穿...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项MIS p-GaN隧穿栅极HEMT技术对我们在光伏逆变器和储能系统中的功率器件应用具有重要战略意义。 该技术通过在p-GaN栅极结构中引入超薄Al2O3隧穿层，有效解决了传统p-GaN栅极HEMT的核心痛点。对于阳光电源的高功率密度逆变器产品，该技术带来的正向栅极击穿...
考虑非线性结电容的GaN HEMT桥臂串扰建模与分析
Modeling and Analysis of Bridge-Leg Crosstalk of GaN HEMT Considering Nonlinear Junction Capacitances
Binxing Li · Gaolin Wang · Shaobo Liu · Nannan Zhao 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年4月
氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管具有极快的开关速度和较低的阈值电压，在桥臂电路中可能导致同步续流管产生严重的误触发电压脉冲。为抑制该串扰现象，本文提出了一种考虑非线性结电容影响的串扰电压解析模型，为提升高频功率变换器的可靠性提供了理论支撑。
解读: GaN器件在高频化、小型化趋势下是阳光电源下一代高功率密度逆变器和微型逆变器的核心技术储备。该研究针对GaN桥臂串扰的建模分析，直接关系到公司在开发高频组串式逆变器及户用储能系统（如PowerStack）时，如何优化驱动电路设计以避免误触发，从而提升系统可靠性。建议研发团队将该解析模型集成至仿真平台...
氮化镓功率半导体器件动态导通电阻的表征与建模
Characterisation and Modeling of Gallium Nitride Power Semiconductor Devices Dynamic On-State Resistance
Ke Li · Paul Leonard Evans · Christopher Mark Johnson · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年6月
氮化镓高电子迁移率晶体管（GaN-HEMT）存在陷阱效应，导致其导通电阻（RDS(on)）高于理论值。该电阻的增加与器件关断状态下的直流偏置电压及偏置时间密切相关。本文对不同商业化GaN-HEMT的动态导通电阻进行了表征与建模研究。
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功率密度和效率要求的不断提升，GaN器件的应用成为关键技术趋势。动态导通电阻（Dynamic RDS(on)）是影响GaN器件在高频开关应用中可靠性与效率的核心因素。该研究提供的表征与建模方法，可指导研发团队在设计高频功率模块时，更准确地评估GaN器...
通过多功能单片保护电路提高GaN功率HEMT的稳定性
Stability Improvement of GaN Power HEMT by a Multifunctional Monolithic Protection Circuit
Qihao Song · Xin Yang · Bixuan Wang · Everest Litchford 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年4月
本文提出了一种与GaN功率HEMT单片集成的栅极静电放电（ESD）保护电路。该多功能电路不仅增强了栅极的ESD鲁棒性，还在功率HEMT正常开关操作期间提高了导通电阻（RON）和阈值电压（VTH）的稳定性。
解读: GaN作为宽禁带半导体，在提升功率密度和开关频率方面具有显著优势。该研究提出的单片集成保护电路有效解决了GaN器件在实际应用中常见的ESD脆弱性及动态导通电阻漂移问题，这对阳光电源的户用光伏逆变器及微型逆变器产品线具有重要参考价值。通过提升器件级的可靠性，可进一步缩小逆变器体积并提升转换效率。建议研...
基于GaN缓冲层的硅衬底上实现高击穿电压的常关型Ga2O3晶体管
High breakdown voltage normally off Ga2O3 transistors on silicon substrates using GaN buffer
Mritunjay Kumar · Vishal Khandelwal · Dhanu Chettri · Ganesh Mainali · Applied Physics Letters · 2025年5月 · Vol.126
本文报道了一种在硅衬底上利用GaN缓冲层实现的高性能常关型Ga2O3金属-氧化物-半导体场效应晶体管（MOSFET）。通过引入GaN缓冲层，有效缓解了Ga2O3与硅衬底之间的晶格失配和热应力问题，显著提升了外延质量与器件耐压能力。该器件表现出优异的开关特性与高击穿电压，同时实现了增强型工作模式，适用于高功率电子应用。研究为在低成本硅衬底上集成高性能氧化镓器件提供了可行路径。
解读: 该研究开发的高击穿电压Ga2O3晶体管技术对阳光电源的功率器件升级具有重要参考价值。GaN缓冲层方案可应用于公司SG系列高功率密度光伏逆变器和ST系列储能变流器的新一代功率模块设计,有望在降低成本的同时提升器件耐压性能。特别是在1500V系统应用场景中,该技术可优化三电平拓扑的开关特性,提高系统效率...
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