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半桥应用中级联GaN器件误导通的定量模型评估与抑制
Quantitative Model-Based False Turn-on Evaluation and Suppression for Cascode GaN Devices in Half-Bridge Applications
Tianhua Zhu · Fang Zhuo · Fangzhou Zhao · Feng Wang 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年10月
由于高开关频率和快速切换速度，氮化镓（GaN）器件易发生误导通现象，导致开关损耗增加、直通甚至持续振荡。目前针对增强型GaN的研究较多，但针对级联（Cascode）结构GaN器件的误导通研究尚显不足。本文提出了基于定量模型的评估方法及抑制策略。
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器件的应用成为关键趋势。级联GaN器件在提高开关频率、降低损耗方面具有显著优势。本文提出的误导通定量评估模型，可直接指导阳光电源研发团队在设计高频功率模块时，优化驱动电路布局与参数匹配，有效规避高频下的直通风险。建议将此评...
一种全集成异构Si-CMOS/GaN 500 MHz 6 V-to-18 V升压转换器芯片
A Fully Integrated Heterogenous Si-CMOS/GaN 500 MHz 6 V-to-18 V Boost Converter Chip
Ziheng Liu · Zhen Lin · Jinyan Wang · Kaixue Ma 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年5月
本文提出了一种采用异构集成氮化镓（GaN）和Si-CMOS技术的全集成500 MHz单开关谐振升压转换器。为实现高集成度与瓦级功率传输，驱动电路采用Si-CMOS工艺并定制片上电感，功率开关则采用GaN器件，实现了高性能功率转换。
解读: 该研究展示了GaN与Si-CMOS异构集成在超高频（500 MHz）功率转换中的潜力，对阳光电源的功率密度提升具有前瞻性参考价值。虽然目前阳光电源的组串式逆变器和储能PCS（如PowerTitan系列）主要采用SiC器件以平衡效率与成本，但随着未来户用光伏及微型逆变器对极致体积和功率密度的需求增加，...
10 kV E模式GaN HEMT：击穿电压提升的物理机制
10 kV E-mode GaN HEMT: Physics for breakdown voltage upscaling
Yijin Guo · Yuan Qin · Matthew Porter · Zineng Yang 等5人 · Applied Physics Letters · 2025年7月 · Vol.127
本文报道了一种实现10 kV高击穿电压的增强型（E-mode）GaN基高电子迁移率晶体管（HEMT）。通过优化器件结构与材料生长工艺，结合电场调制技术，有效提升了器件的耐压能力。研究系统分析了影响击穿电压的关键物理机制，包括二维电子气分布、缓冲层设计及表面电场调控。实验结果表明，该器件在保持低导通电阻的同时实现了超过10 kV的击穿电压，为高压功率电子器件的应用提供了可行方案。
解读: 该10kV E模式GaN HEMT技术对阳光电源的高压产品线具有重要应用价值。高击穿电压特性可显著提升ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的功率密度,有助于实现1500V以上高压系统设计。低导通电阻特性可降低PowerTitan等大功率产品的开关损耗,提高系统效率。此外,该GaN器件的电场调制技术...
一种具有Bang-Bang死区控制和电荷共享自举电路的GaN同步Buck变换器集成驱动器
An Integrated Driver With Bang-Bang Dead-Time Control and Charge Sharing Bootstrap Circuit for GaN Synchronous Buck Converter
Ching-Jan Chen · Pin-Ying Wang · Sheng-Teng Li · Yen-Ming Chen 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年8月
本文提出了一种用于氮化镓（GaN）同步Buck变换器的高频集成栅极驱动器。通过自适应Bang-Bang死区控制，该方案可在任意负载条件下最小化死区时间，从而降低GaN器件在反向导通期间的高频功率损耗。此外，提出的电荷共享自举电路确保了栅极驱动电压的充足性。
解读: 该技术对阳光电源的高频功率变换产品具有重要参考价值。随着光伏逆变器和储能PCS向高功率密度、高开关频率演进，GaN器件的应用日益广泛。该驱动器提出的自适应死区控制能有效解决GaN器件在高频工作下的反向导通损耗问题，提升整机效率。建议研发团队关注该集成驱动技术，将其应用于户用光伏逆变器或小型化储能变换...
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...
采用有源钝化技术抑制浮动Si衬底诱导背栅效应的900-V p-GaN栅HEMT
900-V active-passivation p-GaN gate HEMT with suppressed floating Si substrate induced back-gating effect
Hao Chang · Junjie Yang · Jingjing Yu · Jiawei Cui · Applied Physics Letters · 2025年4月 · Vol.126
本文报道了一种采用有源钝化技术的900-V p-GaN栅高电子迁移率晶体管（HEMT），有效抑制了由浮动Si衬底引起的背栅效应。通过引入深沟槽隔离与介质填充的有源钝化结构，显著降低了漏极对衬底的电场耦合，从而消除背栅导致的阈值电压不稳定性与动态导通电阻退化。器件在高压关断状态下表现出优异的可靠性与稳定性，同时保持良好的开关性能。该设计为高压p-GaN栅HEMT在功率集成应用中的性能优化提供了有效解决方案。
解读: 该900-V p-GaN栅HEMT的有源钝化技术对阳光电源功率器件应用具有重要价值。通过深沟槽隔离抑制背栅效应，解决了GaN器件阈值电压漂移和动态导通电阻退化问题，可直接应用于ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的高频开关电路。900V耐压等级匹配1500V光伏系统和储能系统的母线电压需求，有源钝...
一种具有增强功率和线性性能的AlN/Al_x_Ga1-_x_N/GaN梯度沟道HEMT
An AlN/Al_x_Ga1-_x_N/GaN graded channel HEMT with enhanced power and linearity performance
Xiang Du · Can Gong · Yue Hao · Applied Physics Letters · 2025年2月 · Vol.126
本文报道了一种基于AlN/Al_x_Ga1-_x_N/GaN梯度沟道结构的高电子迁移率晶体管（HEMT），旨在提升器件的功率与线性性能。通过在沟道层引入Al组分渐变的Al_x_Ga1-_x_N缓冲结构，并结合超薄AlN插入层，有效调控了二维电子气分布，增强了载流子输运特性，同时降低了短沟道效应。实验结果表明，该器件在保持高开关比的同时，显著提高了击穿电压、最大电流密度及跨导峰值。此外，线性跨导和栅极电容特性的改善有效提升了器件的线性度与高频稳定性。该梯度沟道设计为高性能射频与功率放大器应用提供了...
解读: 该梯度沟道GaN HEMT技术对阳光电源的功率变换产品具有重要应用价值。通过AlN/AlGaN梯度结构提升的击穿电压和电流密度特性,可显著提高SG系列逆变器和ST系列储能变流器的功率密度。改善的线性度和高频特性有助于优化车载OBC和充电桩的EMI性能。该器件在高压大功率应用场景下的优异开关特性,可支...
高频LLC谐振变换器中氮化镓器件的研究
Investigation of Gallium Nitride Devices in High-Frequency LLC Resonant Converters
Weimin Zhang · Fred Wang · Daniel J. Costinett · Leon M. Tolbert 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年1月
本文研究了氮化镓（GaN）器件在高频LLC谐振变换器中的应用优势。GaN器件凭借超快的开关速度和极低的导通电阻，能显著提升变换器效率。文中定量评估了GaN器件对变换器性能的优化潜力，并探讨了器件特性与变换器设计之间的关系。
解读: GaN作为第三代半导体技术，是阳光电源实现产品高功率密度和高效率的关键路径。在户用光伏逆变器及小型储能变流器（PCS）中，采用GaN器件替代传统硅基MOSFET，可显著减小磁性元件体积，提升整机功率密度，符合当前户用产品轻量化、小型化的趋势。建议研发团队重点关注GaN在高频LLC拓扑中的驱动电路设计...
高压射频应力下GaN HEMT中阻抗依赖性退化：电热与陷阱机制
Impedance-dependent degradation in GaN HEMTs under high-voltage RF stress: Electro-thermal and trap mechanisms
Linling Xu · Hui Guo · Nanjing Electronic Devices Institute · Jiaofen Yang 等5人 · Applied Physics Letters · 2025年7月 · Vol.127
研究了在高压射频应力下，不同负载阻抗条件下GaN高电子迁移率晶体管的退化行为。实验发现器件退化程度显著依赖于负载阻抗，低阻抗时退化更严重。结合电学与热学分析，表明高阻抗下自热效应更强，但低阻抗时更大的漏极电流导致焦耳热集中和电场加速，加剧了缺陷生成与载流子俘获。通过瞬态电流与脉冲I-V测试，识别出浅能级陷阱的激活是退化主因，并揭示了电热耦合与陷阱响应的协同作用机制。
解读: 该GaN HEMT阻抗依赖性退化机制研究对阳光电源功率器件应用具有重要价值。研究揭示的低阻抗下电流集中导致焦耳热与电场协同加速陷阱生成机制，可直接指导ST储能变流器和SG光伏逆变器中GaN器件的阻抗匹配设计。通过优化负载阻抗避开高退化区域，可提升PowerTitan储能系统和充电桩中GaN功率模块的...
并联GaN器件误触发振荡的机理分析与抑制
Mechanism Analysis and Oscillation Suppression of the False Triggering Oscillation for Parallel-Connected GaN Devices
Jian Chen · Ziyang Wang · Wensheng Song · Hao Yue 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年11月
氮化镓（GaN）器件凭借高开关速度和低导通电阻优势被广泛应用，但其快速开关特性易引发误触发振荡，导致电压过冲、严重电磁干扰甚至器件损坏。本文深入分析了并联GaN器件误触发振荡的物理机理，并提出了相应的抑制策略，以提升电力电子系统的稳定性和可靠性。
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。并联GaN器件的误触发振荡直接影响系统电磁兼容性（EMC）和功率模块的可靠性。该研究对于优化阳光电源高频逆变器及充电模块的驱动电路设计、改善PCB布局及寄生参数抑制具有重要指导意义。建议...
一种具有超低寄生电感的DPC氮化镓功率模块柔性PCB设计
A Flexible-PCB on DPC GaN Power Module With Ultralow Parasitic Inductance
Hang Kong · Lixin Jia · Laili Wang · Yilong Yao 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年4月
氮化镓（GaN）器件凭借高开关速度和低导通电阻，推动了电力电子变换器向高频高功率密度发展。然而，封装寄生参数限制了其开关性能。本文提出了一种基于直接覆铜陶瓷（DPC）基板和柔性PCB的GaN功率模块封装方案，通过优化电路布局有效降低了寄生电感，从而充分发挥GaN器件的高频优势。
解读: 该技术对阳光电源的高功率密度产品线具有重要价值。随着光伏逆变器和储能PCS向高频化、小型化演进，GaN器件的应用已成为提升功率密度的关键。该封装方案通过降低寄生电感，有助于解决高频开关下的电压尖峰和EMI问题，特别适用于阳光电源的户用光伏逆变器及小型化储能变流器（如PowerStack系列）。建议研...
具有厚AlN势垒的AlN/GaN基HEMT器件在低压射频前端应用中表现出优异的功率与噪声性能
Thick-AlN-barrier AlN/GaN-based HEMTs with superior power and noise performance for low-voltage RF front-end applications
Haochen Zhang · Mingshuo Zhang · Hu Wang · Xinchuan Zhang 等5人 · Applied Physics Letters · 2025年3月 · Vol.126
本文报道了一种基于厚AlN势垒的AlN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT），适用于低压射频前端电路。通过优化AlN势垒层厚度，显著提升了器件的二维电子气密度与输运特性，在低工作电压下实现了高饱和电流与优异的射频功率增益。同时，器件表现出极低的最小噪声系数，归因于增强的沟道电场均匀性与抑制的短沟道效应。该HEMT在3 V以下供电时仍保持高性能，适用于5G及物联网等低功耗无线通信系统。
解读: 该AlN/GaN HEMT技术对阳光电源的功率器件升级具有重要参考价值。厚AlN势垒结构在低压条件下实现的高功率密度和低噪声特性，可应用于新一代SG系列光伏逆变器和ST系列储能变流器的射频控制电路，提升系统EMI性能。特别是在3V以下的低压工作特性，适合优化车载OBC和充电桩等对功耗敏感的产品的通信...
适用于低温环境的氮化镓高电子迁移率晶体管精确开关瞬态解析模型
An Accurate Analytical Switching Transient Model for GaN HEMT Operating at Cryogenic Temperature
Yanjie He · Zilong Chen · Yukun Zhang · Yudong Wang 等7人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年10月 · Vol.14
本文建立了适用于低温（143K/203K）环境的GaN HEMT开关瞬态解析模型，综合考虑温度依赖的I-V特性、电压相关寄生电容及反向有源区串扰效应。实验验证显示，开通/关断损耗误差分别低于6%/9%，时间误差低于7%/10%，证实其在低温下开关速度提升、损耗降低的机理。
解读: 该模型对阳光电源面向极端环境（如高海拔、极地光伏电站或太空能源系统）的下一代高效功率模块研发具有重要参考价值。尤其可支撑ST系列PCS及PowerTitan储能系统中GaN基双向变换器的低温损耗精准预测与热管理优化；建议在组串式逆变器高频化升级路径中开展GaN HEMT低温工况实测对标，并纳入iSo...
缺陷演化对14 MeV中子辐照后AlGaN/GaN HEMT电学性能的影响
The impact of defect evolution on the electrical performance of AlGaN/GaN HEMT after 14-MeV neutron irradiation
Von Bardeleben · Van De Walle · China Machine Press · Applied Physics Letters · 2025年6月 · Vol.126
研究了14 MeV中子辐照及退火处理对AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）电学性能与缺陷演化关系的影响。随着辐照注量增加，器件的漏极电流、跨导及载流子浓度显著下降，而反向栅泄漏电流上升。通过深能级瞬态谱技术分析发现，中子辐照引入了多个深能级缺陷，其浓度随注量增加而升高，且在退火过程中部分缺陷发生转化或湮灭。研究表明，位移损伤导致的点缺陷及其演化进程是电学性能退化的主要机制，为HEMT在辐射环境中的可靠性评估提供了重要依据。
解读: 该GaN HEMT中子辐照损伤机理研究对阳光电源功率器件应用具有重要参考价值。研究揭示的深能级缺陷演化规律可指导SG系列光伏逆变器、ST储能变流器及电动汽车驱动系统中GaN器件的可靠性设计。针对辐照引起的载流子浓度下降、栅泄漏增加等退化机制，可优化器件筛选标准和老化测试方案。退火处理对缺陷的修复效应...
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...
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...
基于多波长激光的瞬态热反射法监测GaN HEMT沟道温度
Multiwavelength Laser-Based Transient Thermoreflectance for Channel-Temperature Monitoring of GaN HEMTs
Yali Mao · Haochen Zhang · Yunliang Ma · Hongyue Wang 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年6月
针对GaN器件缺乏高时空分辨率沟道温度表征手段的问题，本文提出了一种基于多波长激光的瞬态热反射技术（MWL-TTR）。通过320nm连续激光监测沟道温度，532nm连续激光监测金属触点温度，实现了对GaN HEMT器件热特性的精准测量。
解读: 随着阳光电源在户用及工商业光伏逆变器中对功率密度要求的不断提升，GaN等宽禁带半导体器件的应用潜力巨大。该技术提供了一种高精度的沟道温度监测手段，有助于深入分析GaN器件在极端工况下的热失效机理，从而优化逆变器功率模块的热设计与散热布局。建议研发团队关注该测试方法，将其引入功率器件的可靠性验证流程，...
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...
一种集成平面平行电容器的全氮化镓级联器件，具有高动态击穿电压和高开关性能
An All-GaN cascode device with integrated plane-parallel capacitor with high dynamic breakdown voltage and high switching performance
Jinyi Wang · Yian Yin · Qiao Sun · Chunxiao Zhao 等9人 · Solid-State Electronics · 2025年11月 · Vol.229
摘要 全氮化镓（All-GaN）级联器件已被证明比独立的增强型（E-mode）器件具有更高的开关速度。然而，在器件的开关过程中，其击穿电压会显著下降，这将大大降低器件的可靠性，尤其是在存在电压过冲的情况下。本文提出了一种集成平面平行电容器结构的全氮化镓级联结构，并将开关过程中的击穿电压定义为动态击穿电压。测试结果表明，与传统结构相比，该结构的动态击穿电压从497 V提高到639 V。此外，搭建了双脉冲测试电路，用于在不同条件下测试全氮化镓级联器件的开关性能，结果证明，全氮化镓级联器件的串联结构能...
解读: 该全氮化镓级联器件技术对阳光电源功率变换系统具有重要价值。集成平面电容结构将动态击穿电压提升至639V，可显著提升ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器在高频开关工况下的可靠性。其高速开关特性与阳光电源三电平拓扑技术协同，可优化1500V系统的开关损耗和EMI性能。该技术在充电桩OBC和电机驱动等高...
一种解决GaN同步降压变换器串扰问题的负压衰减栅极驱动电源
Gate-Drive Power Supply With Decayed Negative Voltage to Solve Crosstalk Problem of GaN Synchronous Buck Converter
Yu Chen · Ruwen Wang · Xinmin Liu · Yong Kang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年1月
氮化镓（GaN）晶体管凭借高开关频率优势，适用于高功率密度变换器。但在桥式电路应用中，开关节点电压的快速变化易引发栅源电压尖峰，导致串扰问题，进而引发误导通或栅极击穿。本文提出一种具有负压衰减特性的栅极驱动电源，旨在有效抑制串扰并提升系统可靠性。
解读: 随着阳光电源在户用光伏逆变器及小型化储能PCS中对高功率密度需求的提升，GaN器件的应用成为关键技术趋势。该研究针对GaN在高频桥式电路中的串扰难题，提出的负压衰减驱动方案能显著提升驱动电路的抗干扰能力，降低误导通风险。建议研发团队在下一代高频紧凑型微型逆变器或小型户用储能变换器设计中参考该驱动拓扑...
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