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一种减小自热效应的碳化硅MOSFET高压饱和区增强表征方法
An Enhanced Characterization Method of SiC MOSFET in High-Voltage Saturation Region with Reduced Self-heating
Enyao Xiang · Chengmin Li · Dongsheng Yang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年9月
对碳化硅（SiC）金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET）进行精确的器件建模、短路（SC）预测和保护，需要精确测量其在高漏源电压下的饱和特性。然而，传统的曲线追踪仪受到功率限制、寄生元件的影响，尤其是受器件固有导通时间的限制，这些因素共同限制了 $di/dt$。这使得表征高压、大电流区域的器件行为变得困难，因为达到稳态所需的较长时间会导致显著的自热效应，降低测量精度，甚至损坏器件。本文提出了一种测试拓扑，使用多个并联器件作为辅助开关来控制测量过程，并在保持被测器件正常导通的同时加...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项SiC MOSFET高压饱和区增强表征技术具有重要的战略价值。作为光伏逆变器和储能变流器的核心功率器件，SiC MOSFET的精确建模直接关系到产品的可靠性设计和性能优化。 该技术通过多器件并联辅助开关和高阻抗栅极驱动电路，突破了传统曲线追踪仪的测试瓶颈，能够在高压大...
高电流密度下Sn3.5Ag微铜柱焊点界面演化及失效机制分析
Analysis of Interface Evolution and Failure Mechanism of Sn3.5Ag Micro-Copper Pillar Solder Joints under High Current Density
Changping Chen · Mengtao Xiao · Xiaokang Liu · Qiang Zhang 等6人 · IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology · 2025年9月
目前，微电子器件面临的严峻挑战之一是封装的小型化趋势。随着微电子封装不断向高密度、小尺寸方向发展，微焊点在常见服役条件下将单独或同时承受热电、力等载荷，这会导致互连结构失效。本研究探究了高电流密度下Sn₃.₅Ag微铜柱焊点的界面演变和失效机制。实验表明，在电流密度为3×10⁴ A/cm²、温度为150°C的条件下，阴极侧的镍层迅速溶解，形成Cu₃Sn和(Cu,Ni)₆Sn₅等金属间化合物（IMCs），而抗电迁移的Ag₃Sn颗粒在焊料芯部聚集，抑制了金属间化合物的生长。柯肯达尔空洞在Cu - Cu...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，该论文揭示的微铜柱焊点在高电流密度下的失效机理对我司功率电子产品具有重要参考价值。随着光伏逆变器和储能变流器向高功率密度、小型化方向发展，IGBT模块、功率半导体封装等核心部件面临的电-热-力耦合载荷日益严峻，焊点可靠性已成为制约系统寿命的关键瓶颈。 论文揭示的Sn3.5...
等离子体驱动的片状电子束时间准直
Plasma-driven temporal collimation of sheet electron beam
Prerna Unadkat · Niraj Kumar · Applied Physics Letters · 2025年9月 · Vol.127
利用外加磁场对高电流密度片状电子束进行准直面临诸多挑战，尤其是二极管不稳定性等问题。本文提出一种非磁性、等离子体辅助的平面准直器。研究采用脉冲电子束源产生持续50 ns的瞬态片状电子束，通过该准直器并分析其性能。在准直区域附近获得7.1 mm × 0.75 mm的准直束流，束高方向压缩显著优于束宽，表现出各向异性压缩特性。由于空间限制，传统探针难以开展内部诊断，因此采用VSim进行了三维粒子模拟，以深入理解准直过程中的粒子动力学行为。
解读: 该等离子体束流准直技术虽源于高能物理领域，但其非磁性、瞬态高电流密度控制原理对阳光电源功率器件散热与电磁兼容设计具有启发意义。片状电子束的各向异性压缩特性可借鉴于ST储能变流器和SG逆变器的功率模块热管理优化，通过定向导热结构设计实现局部热流密度控制。VSim三维粒子模拟方法可应用于SiC/GaN器...
用于电解水制氢的高效率非对称设计三相虚拟48脉冲电源
High-Efficiency Asymmetrically Designed Three-Phase Virtual 48-Pulse Power Supply for Electrolytic Hydrogen
Hanlei Tian · Haoran Cui · Wei Han · Jagabar Sathik M 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年8月
针对电解水制氢应用中低压大电流的需求，本文提出了一种虚拟48脉冲三相整流器。该方案基于传统的12脉冲整流器设计，通过引入新型非对称电流注入单元（ACIU），实现了等效于四个并联12脉冲整流器的性能，显著优化了电源系统的谐波特性与效率。
解读: 阳光电源在绿氢领域布局深厚，该技术对提升电解槽电源的电能质量和转换效率具有重要参考价值。虚拟48脉冲技术能有效降低大功率整流系统的网侧谐波，减少对电网的污染，这与阳光电源的电解槽电源产品线（如SEP系列）的技术演进方向高度契合。建议研发团队关注该非对称电流注入单元（ACIU）的拓扑实现，评估其在降低...
基于55 nm BCD平台的超级分栅LDMOS器件实现优化RSP与79.5% QGD降低，适用于高频xPU电源
Super Split-Gate LDMOS With Optimized RSP and 79.5% QGD Decrease on 55-nm BCD Platform for High-Frequency xPU Power Supply
Dingxiang Ma · Ming Qiao · Yangjie Liao · Yixun Jiang 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年6月
本文提出了一种基于55纳米BCD平台的超级分裂栅横向双扩散金属氧化物半导体（SSG LDMOS）器件，旨在克服击穿电压（BV）、比导通电阻（$R_{SP}$）和栅漏电荷（$Q_{GD}$）之间的折衷关系，同时满足高频功率片上系统（PwrSoC）应用的需求。该器件采用极短的栅极1以实现极低的$Q_{GD}$，并采用偏置的栅极2以实现低$R_{SP}$。测量数据证实，对于7 - 16伏的低压器件，$R_{SP}$和BV之间实现了最优折衷。值得注意的是，与传统的低$C_{GD}$ LDMOS相比，16...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于55纳米BCD平台的超级分栅LDMOS技术具有重要的战略价值。该技术通过创新的双栅极结构，实现了击穿电压、导通电阻和栅漏电荷之间的优化平衡，这直接契合我们在光伏逆变器和储能变流器领域对高频、高效功率器件的迫切需求。 该器件在16V应用场景下实现79.5%的栅漏电荷...
基于片上嵌入式温度传感器在高电流密度下微凸点电迁移诱导退化的表征
Characterization of Electromigration-induced degradation in Micro Bumps Via On-Chip Embedded Temperature Sensors Under High Current Density
Zhenwen Pu · Yuexing Wang · Linwei Cao · Jichao Qiao 等5人 · IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology · 2025年5月
本研究通过实验与计算相结合的方法，研究了微凸点中电迁移引起的退化问题。在倒装芯片试样中嵌入了铂薄膜温度传感器，以实现实时热监测。利用这些传感器测量封装内部温度，并通过红外热成像进行验证，从而定量表征高电流密度条件下的焦耳热效应。对经过加速电流应力测试的试样进行横截面扫描电子显微镜（SEM）分析后发现，在电热耦合环境中，电迁移会引发两种并发的失效机制：（1）空洞在金属间化合物（IMC）/焊料界面形核并扩展；（2）焊料加速消耗导致的缩颈现象。本研究开发了一个多物理场建模框架，将统一蠕变塑性（UCP）...
解读: 从阳光电源功率电子产品的可靠性角度审视，该研究针对微凸点电迁移失效的表征方法具有重要参考价值。在光伏逆变器和储能变流器等核心产品中，功率模块的封装互连结构长期承受高电流密度和温度循环应力，电迁移导致的微观失效是影响系统25年以上生命周期的关键因素。 该论文提出的片上嵌入式温度传感技术为我们提供了实...
基于4H-SiC衬底上异质外延ε-Ga₂O₃的高电流增强型MOSFET演示
Demonstration of High-Current E-Mode MOSFETs Using Heteroepitaxial ε-Ga₂O₃ on 4H-SiC Substrates
Shengheng Zhu · Linxuan Li · Tiecheng Luo · Weiqu Chen 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年5月
本文展示了在 4H - SiC 衬底上采用异质外延 ε - Ga₂O₃ 制备的高电流增强型（E 型）金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET）。这些器件具有非故意掺杂（UID）沟道和超高导电性的引出区，引出区通过选择性区域氟等离子体表面掺杂工艺实现。在引出区，实现了超过 3×10¹⁴ cm⁻² 的高面载流子浓度（ns），且迁移率达到 47.1 cm²/V·s，显著降低了寄生电阻。所制备的沟道长度（LCH）为 2 μm 的 E 型 MOSFET 表现出 209 mA/mm 的高最大漏...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于4H-SiC衬底的ε-Ga₂O₃异质外延MOSFET技术展现出显著的战略价值。该技术通过氟等离子体选区掺杂工艺，实现了超高导电性的接入区，有效降低了寄生电阻，使器件在2μm沟道长度下获得了209 mA/mm的高漏极电流密度和42 mS/mm的峰值跨导，这些参数对我司...
用于锂离子电容器的碳材料预锂化及其电化学性能研究
Electrochemical performances through pre-lithiation of carbon materials for lithium-ion capacitor application
Zambaga Otgonbayar · Journal of Materials Science: Materials in Electronics · 2025年3月 · Vol.36.0
锂离子电容器（LICs）通过提供高能量密度和高功率密度，填补了电池与超级电容器之间的性能空白。然而，负极材料的局限性常常制约其整体效率，特别是由于初始锂离子损失以及结构不稳定性所致。本研究通过电化学预锂化方法合成预锂化碳化合物（PLCCs），以解决上述问题。采用X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）和拉曼光谱等手段进行结构与化学分析，证实了含锂化合物（如Li₂CO₃和Li₂O）的生成，这些化合物有效促进了离子扩散并提升了电极稳定性。本研究旨在通过对这些化合物的前期研究，解决LIC中...
解读: 该锂离子电容器预锂化技术对阳光电源ST系列储能变流器及PowerTitan系统具有重要价值。预锂化石墨负极通过降低阻抗、提升循环稳定性,可显著改善储能系统功率密度和循环寿命,契合大规模储能应用需求。该技术在电化学阻抗谱和塔菲尔分析中展现的低表面电阻特性,可为阳光电源储能PCS的快速充放电控制策略提供...
一种用于LLC直流变压器同步整流的新型全无源谐振栅极驱动电路
A Novel All-Passive Resonant Gate for LLC DCX Synchronous Rectification
Wei Zhou · Xu Yang · Xingwei Huang · Panming Li 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年2月
针对数据中心电源中高频、低压、大电流LLC直流变压器（DCX），同步整流MOSFET的驱动损耗成为限制效率的关键。现有谐振栅极驱动（RGD）方案需额外半导体器件及电源，增加了复杂性。本文提出一种全无源谐振栅极驱动电路，在降低驱动损耗的同时简化了电路设计。
解读: 该技术对阳光电源的组串式逆变器及储能PCS产品线具有重要参考价值。随着功率密度要求的不断提升，LLC拓扑在高效DC-DC变换环节的应用日益广泛。该全无源谐振驱动方案通过优化同步整流效率，有助于进一步提升阳光电源高频化产品的整机效率，并降低辅助电源设计复杂度。建议研发团队评估该无源驱动电路在Power...
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/...
用于数据中心大电流供电的垂直堆叠双总线DC-DC转换器
Vertically Stacked Dual-Bus DC–DC Converter for Data Center High-Current Power Delivery
Jiayi Geng · Riccardo Mandrioli · C. Q. Jiang · Mattia Ricco · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年1月
数据中心不断增加的功耗促使直流配电网络系统朝着高效率、高功率密度、具备冗余性和低成本设计的方向发展。为顺应这一趋势，本文提出一种用于数据中心大电流供电的双母线48 V转12/4 V背靠背转换器，采用垂直组装结构设计。该转换器采用模块化方法实现，由一个四相交错降压转换器与一个开关电容电压选择器级联组成。四个降压转换器并联，并采用交错控制调制来分配电流，为第二级的开关电容转换器提供稳定的电压。开关电容转换器的每个桥臂中并联了四个金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET），以承受高输出电...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这篇论文提出的垂直堆叠双总线DC-DC变换器技术具有重要的借鉴价值，特别是在储能系统和数据中心供电领域的应用拓展方面。 该技术采用四相交错并联Buck变换器级联开关电容变换器的拓扑结构，实现48V到12V/4V的高效率转换，输出电流达200A。其核心优势在于：0.34mΩ...
用于高电流密度充电锂金属电池的高强度弹性体隔膜
High-strength elastomer separator for high-current-density-charging lithium metal batteries
Shufeng Song · Fengkun Wei · Ren Zhang · Anji Reddy Polu 等5人 · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.126
河北工业大学机械工程学院、可靠性与智能电气装备国家重点实验室及国家技术创新方法与工具研究中心联合研究了一种适用于高电流密度充电条件下的锂金属电池用高强度弹性体隔膜。该隔膜具有优异的机械强度和弹性恢复能力，可有效抑制锂枝晶生长，提升电池循环稳定性与安全性。实验表明，在高电流密度下，采用该隔膜的锂金属电池表现出较低的界面阻抗和稳定的电化学性能，为高能量密度快充电池的设计提供了关键技术支撑。
解读: 该高强度弹性体隔膜技术对阳光电源储能系统和充电桩产品具有重要应用价值。在PowerTitan大型储能系统中，高电流密度快充能力可显著提升电网调频响应速度和功率密度，该隔膜的抗锂枝晶特性能延长电池循环寿命，降低ST系列储能变流器配套电池的维护成本。在新能源汽车充电桩领域，支持高电流密度充电的锂金属电池...
用于电解水制氢的高效率大功率非对称设计三相电源
High-Efficiency, High-Power Asymmetrically Designed Three-Phase Power Supply for Electrolytic Hydrogen Production
Hanlei Tian · Wei Han · Jagabar Sathik M · Maolin Chen 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年1月
本文提出了一种采用双非移相变压器（DNPST）的并联24脉冲整流器，旨在解决电解水制氢中低压大电流场景下的成本效益与高功率需求。通过在直流侧注入谐波，该方法有效提升了系统效率并满足了工业制氢的特殊电源需求。
解读: 阳光电源在绿氢领域已布局电解水制氢电源系统。该文献提出的24脉冲整流及谐波注入技术，可优化大功率电解槽电源的谐波性能与转换效率，直接赋能阳光电源的制氢电源产品线。建议研发团队评估该拓扑在降低变压器成本及提升系统功率密度方面的潜力，并考虑将其与阳光电源现有的PowerTitan储能系统进行协同控制研究...
具有雪崩能力和10 A以上导通电流的1200 V全垂直硅基氮化镓p-i-n二极管
1200-V Fully Vertical GaN-on-Silicon p-i-n Diodes With Avalanche Capability and High On-State Current Above 10 A
Youssef Hamdaoui · Sondre Michler · Adrien Bidaud · Katir Ziouche 等5人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2024年11月
我们报道了击穿电压（BV）超过 1200 V 的全垂直氮化镓（GaN）-硅（Si）p-i-n 二极管。温度依赖性测量表明其具有雪崩击穿能力，这反映了高质量的加工工艺和外延生长。所制备的垂直 p-i-n 二极管的导通态特性显示，阳极直径较小时导通电阻为 0.48 mΩ·cm²，阳极直径较大（即 1 mm）时导通电阻为 1.7 mΩ·cm²。导通电阻的增加归因于散热问题。尽管如此，由于采用了优化工艺，包括作为边缘终端的深台面刻蚀以及通过聚酰亚胺钝化实现的背面厚铜层散热片（增强了薄膜的机械鲁棒性），大...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项1200V全垂直GaN-on-Si p-i-n二极管技术具有重要的战略价值。该技术实现了超过1200V的软击穿电压和10A以上的大电流承载能力，这些参数恰好契合我们光伏逆变器和储能变流器的核心应用场景。 在技术价值方面，该器件展现的0.48-1.7 mΩ·cm²导通电...
实现99.1%峰值效率和4750 W/in³功率密度的高电流应用梯形谐振开关电容变换器
Ladder-Type Resonant Switched-Capacitor Converter Achieving 99.1% Peak Efficiency and 4750 w/in3 Power Density for High-Current Application
Dong-Ying You · Huang-Jen Chiu · Shih-Hao Kuo · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年7月
本文提出了一种用于中间总线变换器的高效率、高功率密度非隔离定比谐振开关电容变换器（RSCC）。针对高输入电压下传统梯形和Cockcroft–Walton拓扑在高电流、大降压比应用中电流应力过大的问题，该研究优化了拓扑结构，显著提升了变换效率与功率密度，为高功率密度电力电子变换器设计提供了新思路。
解读: 该技术在提升功率密度和转换效率方面的突破，对阳光电源的组串式逆变器及储能PCS（如PowerTitan系列）具有重要参考价值。随着光伏和储能系统向高压化、高功率密度方向演进，该类谐振开关电容变换器可作为内部DC-DC级的高效解决方案，有助于进一步减小逆变器体积并降低损耗。建议研发团队关注其在高电流工...
一种用于交错式Buck变换器的耦合L-LC滤波器纹波消除技术
A Coupled L-LC Filter for Interleaved Buck Converter Ripple Cancellation
Tao Jiang · Shaozhe Zhang · Jianfeng Xie · Junxian Fan 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年5月
本文提出了一种新型耦合L-LC滤波器交错式Buck变换器（IBC-CLLC），旨在宽输出范围内实现低输出纹波。传统交错式Buck变换器虽具备高电流输出和快速响应优势，但在不同占空比下纹波表现欠佳。IBC-CLLC通过耦合滤波器设计，有效解决了纹波抑制难题，提升了变换器的性能表现。
解读: 该技术对阳光电源的储能系统（如PowerTitan、PowerStack系列）及直流充电桩产品线具有重要参考价值。储能PCS中的DC-DC环节对纹波控制要求极高，直接影响电池寿命及系统效率。引入耦合L-LC滤波器技术，可在不增加复杂控制的前提下，显著降低输出电流纹波，从而减小输出电容体积，提升功率密...
传输线罗氏线圈：带宽超过3GHz的宽禁带器件隔离电流传感器
Transmission Line Rogowski Coil: Isolated Current Sensor With Bandwidth Exceeding 3 GHz for Wide-Bandgap Device
Yulei Wang · Teng Long · Mingrui Zou · Peng Sun 等10人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年11月
罗氏线圈（RC）因其电气隔离、大电流测量及易于集成等优点被广泛应用。然而，受限于自感与寄生电容引起的谐振，传统RC带宽仅在几十兆赫兹，难以满足宽禁带半导体器件的高速电流测量需求。本文提出一种传输线结构罗氏线圈，实现了带宽超过3GHz的电流测量能力。
解读: 随着阳光电源在组串式光伏逆变器和PowerTitan储能系统中大规模应用SiC和GaN等宽禁带半导体器件，开关频率显著提升，传统的电流采样技术已成为制约高频性能和功率密度的瓶颈。该研究提出的超高带宽罗氏线圈技术，对于研发部门在宽禁带器件的瞬态特性测试、驱动电路优化及电磁兼容（EMC）设计方面具有极高...
面向兆赫兹与大电流应用的分数匝平面变压器集成技术
Integrated Fractional-Turn Planar Transformer for MHz and High-Current Applications
Kangping Wang · Qingyuan Gao · Gaohao Wei · Xu Yang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年6月
针对兆赫兹高频与大电流应用中平面变压器绕组损耗大、载流能力受限的问题，本文提出了一种分数匝平面变压器结构，并将关键功率器件嵌入变压器内部。该方法有效提升了变换器的效率与功率密度。
解读: 该技术对阳光电源的户用光伏逆变器及小型化储能PCS产品具有重要参考价值。随着功率密度要求的不断提升，MHz高频化是未来趋势，但高频下的磁性元件损耗是瓶颈。该研究提出的分数匝结构与器件集成方案，有助于优化阳光电源下一代高频DC-DC变换器的体积与效率。建议研发团队关注该结构在小功率高频模块中的应用潜力...
大电流PCB绕组矩阵变压器端接设计优化
Termination Design Optimization of High-Current PCB-Winding Matrix Transformers
Pranav Raj Prakash · Ahmed Nabih · Qiang Li · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年4月
随着高频谐振变换器在数据中心和汽车领域的普及，PCB变压器因其高功率密度和高效率备受关注。然而，在高频大电流应用中，若端接设计不当，会产生显著的损耗。本文旨在探讨并优化PCB变压器的端接结构，以降低寄生效应带来的损耗，提升变换器整体效率。
解读: 该研究针对高频大电流PCB变压器的端接优化，对阳光电源的电力电子产品设计具有重要参考价值。在阳光电源的户用及工商业储能系统（如PowerStack/PowerTitan）中，高频DC-DC变换器是实现高效能量转换的核心，PCB变压器设计直接影响功率密度与热管理。此外，该技术对于电动汽车充电桩的高频化...
一种用于并联SiC JFET/Si MOSFET共源共栅结构的低成本新型拓扑以平衡开通电流与结温
A Low-Cost Novel Structure for Paralleled SiC JFET/Si MOSFET Cascodes to Balance Turn-on Current and Junction Temperature
Cheng Zhao · Laili Wang · Xu Yang · Yongmei Gan 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年12月
SiC JFET/Si MOSFET共源共栅结构（SSC）因其低导通电阻和快速开关特性在电力电子领域极具潜力。针对大电流应用中多SSC并联时，由于布局不对称导致的开通电流不平衡及结温差异问题，本文提出了一种低成本的新型结构，旨在优化并联器件间的电流分配，提升系统可靠性。
解读: 该技术对阳光电源的组串式逆变器及PowerTitan/PowerStack储能变流器（PCS）具有重要参考价值。随着碳化硅（SiC）在光伏和储能领域的高频化应用，多管并联是提升功率密度的关键。该研究提出的电流平衡技术可有效解决并联器件因布局寄生参数不匹配导致的应力集中问题，有助于提升阳光电源大功率模...
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