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高可靠性碳化硅紫外单光子雪崩二极管实现超过10000小时连续运行
Highly reliable SiC UV SPAD with over 10,000 hours of continuous operation
Yan Zhou · Xiaoqiang Tao · Tianyi Li · Dong Zhou 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年10月
本研究设计并制作了一种具有分离式吸收 - 电荷 - 倍增结构的紫外(UV)4H - 碳化硅(SiC)单光子雪崩光电二极管(SPAD)。
解读: 从阳光电源的业务视角来看,这项4H-SiC基紫外单光子雪崩光电二极管(UV SPAD)技术具有重要的潜在应用价值。该器件实现了超过10,000小时的连续运行可靠性,这一突破性指标对我们的核心业务领域具有多维度的技术启示。 在光伏逆变器领域,SiC材料已成为功率器件的重要发展方向,而本研究展示的Si...
基于SiC导通比例与开关频率协同调控的Si/SiC混合器件综合热管理方法
A Comprehensive Thermal Management Method for Si/SiC Hybrid Devices Based on Coordinated Regulation of SiC Conduction Ratio and Switching Frequency
韩硕涂春鸣龙柳肖凡肖标郭祺 · 中国电机工程学报 · 2025年13月 · Vol.45
Si/SiC混合器件结合了Si IGBT载流能力强、成本低与SiC MOSFET高频、低开关损耗的优点,但在非平稳工况下存在结温波动不均及SiC MOSFET老化过快问题。现有热管理策略难以有效调节其内部温差。本文提出一种基于SiC导通比例DSiC与开关频率f协同调控的综合热管理方法,通过构建f-DSiC参数域并规划最短调节路径,实现双器件结温波动同步平滑。实验结果表明,相较变频控制,该方法使最大结温波动降低24.31%,显著提升器件寿命与热稳定性。
解读: 该Si/SiC混合器件热管理技术对阳光电源的储能变流器和大功率光伏逆变器产品线具有重要应用价值。通过SiC导通比例与开关频率的协同调控,可显著优化ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器中的功率模块温控性能。这一方法能有效降低器件结温波动,提升PowerTitan等大型储能系统的可靠性和使用寿命。对于...
基于驱动电压主动切换的Si/SiC混合器件结温波动平滑控制
Smooth Control of Junction Temperature Fluctuation in Si/SiC Hybrid Devices Based on Active Switching of Gate Voltage
白丹涂春鸣龙柳肖凡肖标 · 电工技术学报 · 2025年1月 · Vol.40
Si/SiC混合器件兼具低成本与低损耗优势,是实现大容量、高可靠性电力电子装备的关键。然而,负载电流变化导致SiC MOSFET结温剧烈波动,限制了器件整体寿命提升。本文分析驱动电压对开关过程及损耗的影响,提出一种基于驱动电压主动切换的结温波动平滑控制策略。该策略在轻载时采用高损耗驱动模式以补偿温升,在重载时采用低损耗模式以抑制温升,显著平滑SiC MOSFET结温波动,减小其与Si IGBT的温差波动幅值。实验结果表明,所提方法可使SiC MOSFET结温波动降低30%以上,与Si IGBT的...
解读: 该研究对阳光电源的SG系列光伏逆变器和ST系列储能变流器的功率器件应用具有重要价值。Si/SiC混合器件方案可有效平衡成本与效率,特别适合大功率产品如SG350HX和PowerTitan。通过驱动电压主动切换技术,可显著改善SiC MOSFET的温度稳定性,这对提升产品可靠性和使用寿命具有积极意义。...
具有AlN超晶格背势垒的SiC衬底双通道AlGaN/GaN肖特基势垒二极管
Double-channel AlGaN/GaN Schottky barrier diode with AlN super back barrier on SiC substrate
Tao Zhang · Junjie Yu · Heyuan Chen · Yachao Zhang 等5人 · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.126
本文报道了一种在SiC衬底上制备的具有AlN超晶格背势垒结构的双通道AlGaN/GaN肖特基势垒二极管。通过引入AlN超晶格作为背势垒,有效抑制了二维电子气向衬底方向的扩展,增强了载流子 confinement 效应,提升了器件的反向阻断能力与正向导通性能。该结构实现了高击穿电压与低泄漏电流的优异平衡。实验结果表明,器件具有较低的开启电压和高电流密度,同时反向击穿电压显著提高。该设计为高性能GaN基功率二极管的发展提供了可行方案。
解读: 该双通道AlGaN/GaN肖特基二极管技术对阳光电源的功率器件升级具有重要参考价值。AlN超晶格背势垒结构可显著提升GaN器件的击穿电压和导通特性,这对SG系列1500V光伏逆变器和ST系列储能变流器的高频化设计至关重要。特别是在三电平拓扑中,该技术可用于优化快恢复二极管的性能,有助于提升系统效率和...
用于设计高储能性能聚合物纳米复合材料的相场模拟物理信息神经网络
Physics-informed neural networks for phase-field simulation in designing high energy storage performance polymer nanocomposites
Qiao Li · Tan Zeng · Hongxiao Yang · Jun Ma 等6人 · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.126
本文提出一种基于物理信息神经网络(PINNs)的相场模拟方法,用于高效设计高能量存储性能的聚合物纳米复合材料。该方法融合深度学习与相场模型,通过嵌入控制方程和物理约束,显著提升计算效率并准确预测纳米复合材料中电畴演化与界面效应。结合实验验证,所提模型可优化填料分布与微观结构,实现高储能密度与低损耗。研究为多功能介电材料的设计提供了新范式。
解读: 该物理信息神经网络相场模拟技术对阳光电源储能系统的介电材料设计具有重要应用价值。在ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统中,高能量密度电容器是直流母线支撑和滤波的关键器件,该技术可优化聚合物薄膜电容的填料分布与微观结构,提升储能密度并降低介电损耗,直接改善功率密度和系统效率。结合SiC...
总电离剂量辐照下动态栅极应力诱导的SiC MOSFET栅氧退化研究
Investigation on Gate Oxide Degradation of SiC MOSFETs Induced by Dynamic Gate Stress Under Total Ionizing Dose Irradiation
Jiahao Hu · Xiaochuan Deng · Tao Xu · Haibo Wu 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年7月
在这篇快报中,研究了碳化硅(SiC)金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管(MOSFET)在总电离剂量辐照下由动态栅极应力引起的栅极氧化物退化情况,以准确评估……
解读: 从阳光电源的业务视角来看,这项关于SiC MOSFET栅极氧化层在辐射环境下动态应力退化机制的研究具有重要的战略意义。SiC功率器件已成为我们新一代光伏逆变器和储能变流器的核心部件,其可靠性直接影响产品在极端环境下的表现。 该研究聚焦于总剂量辐射与动态栅极应力的耦合效应,这对我们在特殊应用场景具有...
DARPA三十年的热管理研究
Three Decades of Thermal Management Research at DARPA
Yogendra K. Joshi · Aaron H. Smith · Richard C. Eden · Sumit K. De · Journal of Electronic Packaging · 2025年1月 · Vol.147
自1992年成立以来,DARPA微系统技术办公室持续推动半导体器件领域的变革性进展。这些器件广泛应用于各类微系统中,其经济寿命取决于半导体材料本身及封装结构的机械耐久性。热管理方案直接影响微系统的性能与可靠运行寿命。该研究涵盖多尺度、多物理场的热调控技术,致力于提升高密度集成电子系统的散热效率与长期稳定性,支撑下一代高性能微系统的发展。
解读: DARPA的多尺度热管理技术对阳光电源功率器件应用具有重要价值。在SiC器件方面,多物理场耦合的热调控方法可直接应用于ST系列储能变流器和电动汽车驱动系统的功率模块设计,优化SiC MOSFET的结温控制与散热结构。针对高密度集成系统的热管理方案,可提升PowerTitan大型储能系统和SG系列大功...
基于同步脉冲补偿的Buck DC/DC变换器共模EMI抑制方法
A Common-Mode EMI Suppression Method for Synchronous Buck DC/DC Converters Based on Synchronous Pulses Compensation
罗嗣勇 · 毕闯 · 陈允 · 张鹏飞 等6人 · 中国电机工程学报 · 2025年7月 · Vol.45
碳化硅MOSFET在高速开关过程中产生的高dv/dt和di/dt易引发严重共模电磁干扰。本文通过分析SiC MOSFET同步Buck DC/DC变换器共模EMI产生机理,建立其共模EMI模型,揭示开关波形与共模噪声间的函数关系,并构建开关波形简化时域模型以预测噪声频谱。提出基于同步脉冲补偿(SPC)的共模EMI抑制方法,理论分析其可行性,设计基于FPGA的同步脉冲注入实现方案,探讨非理想SPC及共模电感的影响。实验结果验证了所建模型的准确性与SPC方法的有效性。
解读: 该研究对阳光电源的SiC器件应用具有重要参考价值。SPC共模EMI抑制方法可直接应用于ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器中的DC/DC变换环节,有助于解决高频开关应用中的EMI问题。特别是在1500V高压系统中,该方法可有效降低SiC MOSFET的共模干扰,提升产品EMC性能。通过FPGA实现...
一种具有高K/低K介质的4H-SiC MOSFET以改善频率特性
A Novel 4H-SiC MOSFET With High-K/Low-K Dielectric for Improved Frequency Characteristics
Jiaxing Chen · Juntao Li · Lin Zhang · IET Power Electronics · 2025年4月 · Vol.18
本文通过仿真分析并验证了不同场板介质对SiC MOSFET栅-漏电容及高频特性的影响。提出了一种采用高K场板介质与低K栅介质相结合的SiC MOSFET结构,有效降低了栅-漏电容,提升了高频优值,显著改善了器件的高频性能。
解读: 该高K/低K介质SiC MOSFET技术对阳光电源功率器件应用具有重要价值。通过降低栅-漏电容提升高频优值,可直接应用于ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的功率模块设计,提高开关频率,减小磁性元件体积,提升系统功率密度。对电动汽车OBC充电机和电机驱动系统,该技术可降低开关损耗,提升效率和功率密...
SiC MOSFET多芯片并联功率模块热网络模型的快速修正方法
Fast Correction Method for Thermal Network Models of Multi-Chip Parallel Power Modules
Qian Luo · Yi Li · Bin Zhao · Peng Sun 等7人 · IET Power Electronics · 2025年5月 · Vol.18
本文提出了一种考虑热扩散与热耦合效应的SiC MOSFET多芯片并联热网络模型快速修正方法。该方法能够高效准确地评估功率模块内并联芯片的结温,显著提升热网络模型的预测精度,为功率模块的热设计与散热性能优化提供有力指导。
解读: 该SiC MOSFET多芯片并联热网络快速修正方法对阳光电源功率模块设计具有重要价值。在ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器中,多芯片并联SiC模块广泛应用于提升功率密度,但热耦合效应导致的芯片温度不均衡直接影响系统可靠性。该方法可精准预测各芯片结温分布,优化PowerTitan大型储能系统的散热...
用于封装-板级相互作用高效可靠性评估的降阶建模
Reduced-Order Modeling for Efficient Reliability Assessment of Package–Board Interactions
Chengdong Yuan · S%c3%b6nke Maeter · Youssef Maniar · Simon Kuttler 等6人 · Journal of Electronic Packaging · 2025年1月 · Vol.147
在微电子器件的开发周期中,通过物理实验进行全面的可靠性评估成本高且耗时,尤其是在高温工作和功率热循环耐久性评估方面。为降低制造成本并加速产品开发进程,常采用有限元法(FEM)等计算机模型进行虚拟可靠性测试。针对完整的印刷电路板级可靠性分析,传统全阶有限元模型计算开销大,难以支持多工况或大规模仿真。本文采用降阶建模技术,显著减少计算资源消耗,同时保持足够精度,实现对封装与印制板间机械与热应力耦合效应的高效可靠性评估,提升设计迭代效率。
解读: 该降阶建模技术对阳光电源功率电子产品的可靠性设计具有重要价值。在ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器中,SiC/IGBT功率模块承受高温工作和频繁功率循环,封装-PCB界面的热机械应力是关键失效模式。传统全阶有限元仿真计算成本高,难以支持多工况优化。该技术可显著加速PowerTitan等大型储能系...
基于碳化硅
SiC)逆变器的感应电机低速无传感器控制
Xiaoliang Bian · Xibo Yuan · Wenzhi Zhou · Shuo Chen 等5人 · IET Power Electronics · 2025年9月 · Vol.18
本文针对感应电机在低速运行下的无传感器控制问题,研究了采用碳化硅(SiC)逆变器的系统性能,并分析了其速度估计精度。首先揭示了SiC器件特性与速度估计误差之间的内在机理关系,以降低估计偏差。进一步提出一种三级自适应补偿方法,综合考虑SiC器件高dv/dt引起的电磁干扰及寄生电容等非理想因素,有效提升了低速工况下的速度估计精度。
解读: 该SiC逆变器低速无传感器控制技术对阳光电源储能与电驱产品具有重要应用价值。针对SiC器件高dv/dt引起的EMI干扰和寄生电容效应,文中提出的三级自适应补偿方法可直接应用于ST系列储能变流器的电机驱动单元(如液冷系统风机、PCS内部电机)和新能源汽车电机控制器,提升低速工况下的速度估计精度和控制稳...
串联SiC MOSFET在高频快速开关下的非均匀电压均衡方法
Non-Uniform Voltage Balancing Methods for Series-Connected SiC MOSFETs in High-Frequency Fast Switching
Yixin Shi · Dingmeng Guo · Xiaoning Zhang · Yaogong Wang 等6人 · IET Power Electronics · 2025年5月 · Vol.18
针对传统无源均衡方法在串联碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管(SiC-MOSFET)电路中难以实现均匀电压均衡的问题,提出一种基于负载侧的非均匀电阻-电容-二极管(NRCD)均衡方法。该方法考虑驱动电路寄生参数的影响,通过计算各SiC-MOSFET的均衡电容值,实现电路电压均衡的最优匹配,有效提升高频快速开关条件下的电压均衡性能。
解读: 该非均匀电压均衡技术对阳光电源高压大功率产品具有重要应用价值。在ST系列储能变流器和SG系列1500V光伏逆变器中,串联SiC MOSFET是实现高电压等级的关键方案,但传统均压方法难以应对高频快速开关工况。该研究提出的NRCD方法通过优化各器件均衡电容值,可有效改善PowerTitan等大型储能系...
一种用于消除对称性的紧致机组聚合模型
A Tight Unit Aggregation for Unit Commitment to Eliminate Symmetry
Biyuan Zhang · Tao Ding · Yang Xiao · IEEE Transactions on Power Systems · 2025年6月
机组组合(UC)通常被建模为混合整数线性规划问题,采用经典的分支定界与分支切割算法求解。然而,UC问题中的对称性导致大量无效搜索,显著增加计算负担。本文提出一种具有紧致约束的机组聚合模型,通过对最大聚合出力轨迹施加严格限制,有效消除对称性,在保持最优性的同时显著降低计算时间。数值实验验证了该方法在计算效率方面的有效性。
解读: 该紧致机组聚合模型对阳光电源PowerTitan大型储能系统和iSolarCloud智能运维平台具有重要应用价值。在多机组储能电站调度场景中,同型号ST储能变流器的对称性导致优化算法产生大量冗余搜索,该方法通过聚合建模可显著提升实时调度效率。具体可应用于:1)多MW级储能集群的经济调度优化,降低EM...
双层Janus 3R-CrSCl中的多铁耦合
Multiferroic coupling in bilayer Janus 3R-CrSCl
Miao Wang · Dingyi Yang · Yong Wang · Jie Wang 等5人 · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.127
具有耦合铁性序的二维多铁材料在可重构、低功耗电子器件中具有重要应用前景。本文基于第一性原理计算发现,双层Janus CrSCl在三种堆叠构型下均表现出本征磁性、滑移铁电性和铁谷极化的共存。在S–S堆叠中,层间滑移可同时反转电极化、谷极化并切换总磁矩。这些可逆且强耦合的序参量使得可通过电场和磁场调控四种不同的多铁态。研究结果表明Janus CrSCl是实现场调控二维多铁及多功能器件架构的理想平台。
解读: 该二维多铁材料的电场-磁场耦合调控机制对阳光电源功率器件创新具有启发意义。研究中展示的多物理场耦合特性与SiC器件的栅极电场调控原理相通,可为电动汽车驱动系统中的功率开关器件提供新型调控思路。特别是其低功耗、可逆切换特性,对车载OBC充电机和电机驱动控制器中的磁性元件(如变压器、电感)小型化设计有参...
GaN-MISHEMT中二维电子气调制的本征限制
Intrinsic Limitation of 2DEG Modulation in GaN-MISHEMT
作者未知 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年1月
本文提出了氮化镓金属-绝缘体-半导体高电子迁移率晶体管(GaN - MISHEMT)中势垒层的解析模型,该模型预测了沟道电荷密度存在限制,即在高栅极电压下沟道电荷密度有望达到一个渐近值,这一特性此前尚未有报道。我们发现,这种特性对诸如铝镓氮(AlGaN)势垒层厚度、组分以及极化诱导电荷密度等器件参数极为敏感。文中提出了量子阱(QW)中电荷饱和的明确关系式,可用于优化GaN - MISHEMT的结构。
解读: 从阳光电源功率变换系统的核心需求来看,这篇关于GaN-MISHEMT器件二维电子气调制极限的研究具有重要的技术指导意义。该研究揭示了AlGaN/GaN异质结构中沟道电荷密度在高栅压下趋于饱和的内在物理机制,这直接关系到我们在光伏逆变器和储能变流器中应用的GaN功率器件的性能边界。 对于阳光电源而言...
采用混合Si和SiC半桥子模块的中压模块化多电平变换器运行控制
Operation of Medium-Voltage Modular Multilevel Converter With Hybrid Si and SiC Half-Bridge Sub-Modules
Linjie Han · Binbin Li · Huaiguang Gu · Dong Liu 等7人 · IET Power Electronics · 2025年8月 · Vol.18
本文研究了一种基于混合硅(Si)和碳化硅(SiC)半桥子模块的中压模块化多电平变换器(MV-MMC),旨在降低开关损耗。与采用全桥子模块的传统混合型MMC不同,本文仅通过引入半桥型SiC子模块实现系统稳定运行,保留了MMC的模块化特性。核心贡献在于合理分配开关动作,综合协调三个目标:降低总开关损耗、保证各子模块电容电压均衡,并抑制Si子模块的电容电压纹波。
解读: 该混合Si/SiC半桥MMC技术对阳光电源中压储能变流器和电动汽车驱动产品具有重要应用价值。核心创新在于通过半桥拓扑实现混合器件配置,相比全桥方案降低成本的同时保留模块化优势。其开关损耗优化与电容电压均衡协调控制策略可直接应用于ST系列储能变流器的功率模块设计,在保证Si器件安全运行的前提下,通过S...
纳米离子学驱动的可重构异质结用于先进信息器件
Nanoionics driven reconfigurable heterojunctions for advanced information devices
Xiaoyu Ye · Kang Chen · Cong Hu · Xiaojian Zhu · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.126
自动驾驶、智能制造和人工智能等新兴领域对电子信息技术在多功能性、功耗和集成密度方面提出了更高要求。多场调控下的离子迁移效应使得具有丰富物性调控能力的可重构异质结器件成为下一代信息器件的候选方案。本文综述了异质结中由多场诱导的离子与电子过程,包括离子迁移、电荷俘获和自旋极化等输运机制,并总结了其在超高密度存储、存算一体、加密技术、神经形态计算及感知器件中的应用,最后展望了该领域面临的挑战与发展方向。
解读: 该纳米离子学可重构异质结技术对阳光电源储能系统和功率器件具有前瞻性应用价值。在PowerTitan储能系统中,可重构异质结的多场调控机制可启发BMS电池管理芯片的存算一体架构设计,降低状态估算功耗;其离子迁移与电荷俘获机制可优化SiC器件栅极氧化层界面特性,提升ST系列储能变流器的开关性能与可靠性。...
基于物理信息引导的类型化图神经网络的最优潮流计算
Optimal Power Flow With Physics-Informed Typed Graph Neural Networks
Tania B. Lopez-Garcia · José Antonio Domínguez-Navarro · IEEE Transactions on Power Systems · 2024年4月
本研究介绍了一种应用类型化图神经网络解决最优潮流问题的新方法。与传统前馈神经网络模型得到的结果相比,类型化图神经网络允许用不同类型的节点表示输电系统的不同元件,从而提高了所得解决方案的准确性和可解释性。所提出的图神经网络架构无需训练数据,而是通过一个融入物理信息的损失函数进行训练,该损失函数不仅包含优化目标,还包含物理系统的运行约束。所得结果与内点法得到的结果相当,并且计算时间大幅缩短。
解读: 该物理信息引导的图神经网络技术对阳光电源的储能与光伏产品线具有重要应用价值。首先,可应用于ST系列储能变流器和PowerTitan系统的功率优化调度,提升大规模储能电站的运行效率。其次,该方法能优化SG系列光伏逆变器的MPPT控制策略,特别是在复杂拓扑的光伏电站中实现更快速的功率追踪。通过融合电网物...
基于物理信息的图学习方法以实现配电系统最优切换问题求解
Physics-Informed Graph-Based Learning to Enable Solving Optimal Distribution Switching Problem
Reza Bayani · Saeed Manshadi · IEEE Transactions on Power Systems · 2024年9月
本文提出了一种新颖的图卷积神经网络(GCN)架构,用于求解配电网络中的最优切换问题,并在学习过程中融合了底层的潮流方程。该切换问题被建模为混合整数二阶锥规划(MISOCP),因其计算复杂性而在实际应用中难以求解。与现有研究不同,所提出的算法在训练及推理阶段均引入描述物理系统约束的数学模型信息,确保决策结果的可行性。研究结果表明,利用线性化模型的预测结果指导MISOCP求解具有显著潜力。
解读: 该基于物理信息的图学习配电优化技术对阳光电源PowerTitan储能系统及iSolarCloud智能运维平台具有重要应用价值。在配电网侧储能场景中,该方法可实时求解含储能系统的最优网络拓扑切换策略,通过GCN快速预测可行开关动作方案,指导MISOCP精确求解,显著提升ST系列储能变流器参与配电网优化...
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