Che-Wei Chang · Dong Dong · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年3月

并联碳化硅（SiC）金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）为高功率应用提供了一种经济高效的增加电流能力的方法。然而，并联器件之间动态电流分配不均衡会导致损耗和热分布不均，可能引发器件故障。为了监测或主动平衡电流，需要一种能够跟踪高 $di/dt$ 动态电流的电流传感器。然而，现有的传感方法往往存在集成性差和成本高的问题，同时针对并联器件的 $di/dt$ - $RC$ 传感研究仍不充分。本文对并联碳化硅 MOSFET 的 $di/dt$ - $RC$ 传感进行了全面评估。为了提高传感精度并...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项针对并联SiC MOSFET动态电流测量的增强型di/dt-RC传感技术具有重要的应用价值。在我们的光伏逆变器和储能变流器产品中，为满足大功率应用需求，并联SiC MOSFET已成为提升电流容量的主流方案。然而，并联器件间的动态电流不均衡一直是影响系统可靠性的关键痛点，...

Cheng Zhao · Laili Wang · Junhui Yang · Shijie Wu 等5人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年9月

在桥臂结构中，虚假栅源电压（串扰电压）可能导致一个开关在其互补开关开通期间误触发。现有研究多将开关视为单芯片，但在大电流SiC功率模块中，每个开关由多个并联SiC MOSFET（PSMs）构成，其串扰特性与单管存在差异。本文通过理论分析与实验研究发现，电源网络失配引起的不平衡电压会在PSMs的串扰电压中引入额外的差模振荡分量，该分量无法被有源密勒钳位（AMC）有效抑制。为此提出两种抑制方法：一是在驱动回路中集成小型共模电感（CM），二是在PSMs两端并联额外SiC肖特基二极管（SBD）。通过基准...

解读: 该研究针对SiC桥臂功率模块的串扰抑制技术，对阳光电源ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的功率模块设计具有重要价值。文中提出的共模电感集成和SBD并联方案，可直接应用于PowerTitan大型储能系统中多芯片并联SiC模块的桥臂设计，有效抑制电源网络失配导致的差模振荡，降低误触发风险。该技术可提...

Jiaxing Ye · Mingyi Wang · Sihang Cui · Chengming Zhang 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年1月

由具有快速开关瞬态特性的碳化硅（SiC）金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）构成的功率变换器，在高性能、高功率应用中得到了广泛使用。驱动电路中具有高开关频率的宽禁带半导体器件在快速开关瞬态过程中极易受到栅 - 源极串扰电压的影响，这可能会导致互补桥臂出现误导通和直通现象。本文提出了一种基于晶体管和无源元件的改进型串扰抑制栅 - 源极驱动拓扑，以有效抑制电压源逆变器的串扰问题。该拓扑通过在必要时将辅助电路接入或移出栅 - 源极驱动电路，在不影响碳化硅功率器件性能的前提下，确保其正常运行。此...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项针对SiC MOSFET相桥臂配置的改进型串扰抑制驱动拓扑技术具有重要的战略价值。作为全球领先的光伏逆变器和储能系统供应商，我们的产品正面临着功率密度提升和效率优化的双重挑战，而SiC器件的应用是实现这一目标的关键路径。 该技术直击SiC MOSFET在高频开关应用中...

作者未知 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年1月

结温是碳化硅（SiC）半导体热管理和健康状态监测的关键参数。为了监测结温，基于温度敏感电参数（TSEP）的方法正受到越来越多的关注。在SiC MOSFET的温度敏感电参数中，关断延迟时间在较宽的温度范围内具有良好的线性度。然而，SiC MOSFET关断延迟时间的温度灵敏度较低。在现有关断延迟时间的解决方案中，通常通过增加栅极驱动电阻来延长关断延迟时间并提高温度灵敏度，但这会影响被测器件（DUT）的开关过程并增加开关损耗。为应对这些挑战，本文提出了一种新颖的基于关断延迟时间的实时结温监测方法。该方...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项SiC MOSFET结温实时监测技术具有重要的应用价值。当前，SiC功率器件已成为我司光伏逆变器和储能变流器的核心部件，其可靠性直接影响系统的整体性能和寿命。结温监测是实现热管理优化和故障预警的关键技术基础。 该论文提出的方法巧妙地解决了传统关断延迟时间法温度灵敏度低...

Jialun Li · Renqiang Zhu · Ka Ming Wong · Kei May Lau · IEEE Electron Device Letters · 2024年12月

本文首次展示了由导电 AlGaN 缓冲层实现的全垂直型碳化硅基氮化镓沟槽金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）。该器件展现出良好的导通状态性能，包括 2.43 kA/cm² 的最大漏极电流密度和 5 V 的高阈值电压。在低 <inline-formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"> <tex-math notation="LaTeX">$...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项全垂直GaN-on-SiC沟槽MOSFET技术具有重要的战略意义。该器件实现了2.43 kA/cm²的高电流密度和5V的高阈值电压，这对于我们的光伏逆变器和储能变流器产品具有直接价值。高阈值电压意味着更强的抗干扰能力和更高的系统可靠性，这在大功率应用场景中至关重要。 ...

Zhenhui Wu · Rongzhou Zeng · Shengchang Lei · Linyuan Liao 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年5月

硅绝缘栅双极型晶体管（Si IGBT）在高功率系统中至关重要，但其较大的开关损耗限制了应用。本文受SiC JFET/Si MOSFET级联结构启发，提出并验证了一种SiC JFET与低压Si IGBT级联结构（L.SSIC）。该结构在导通状态下具有更强的电流导通能力，但仍存在严重的关断拖尾电流。为此，引入吸收电容和升压电容以优化开关瞬态并抑制拖尾电流。实验与TCAD仿真表明，在600 V/60 A条件下，L.SSIC的开关损耗较传统Si IGBT降低42.5%；在80 A、200 kHz下，其功...

解读: 该SiC JFET/Si IGBT级联结构技术对阳光电源功率器件应用具有重要参考价值。L.SSIC方案在600V/60A工况下开关损耗降低42.5%，在高频应用中功率损耗优于传统方案，可直接应用于ST系列储能变流器和车载OBC充电机的功率模块设计。外部吸收电容与升压电容抑制拖尾电流的方法，为阳光电源...

Jiakun Gong · Yulei Wang · Liang Wang · Mingrui Zou 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年1月

为确保耐用性有限的昂贵中压（MV）器件安全切换，基于罗氏线圈电流传感器（RCCS）的过流保护方案是一种很有前景的方法，具有响应速度快和电气隔离的特点。然而，要使罗氏线圈电流传感器同时具备高抗噪能力和高带宽性能存在固有矛盾。此外，积分器不理想的直流和低频特性会导致漂移和下垂误差。为应对上述挑战，本文研制了宽带罗氏线圈电流传感器，并将其集成到中压碳化硅（SiC）金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET）的过流保护电路中。基于传输线理论设计了新型线圈，以克服寄生元件对带宽的限制。所设计的...

解读: 从阳光电源的业务角度分析，这项基于罗氏线圈电流传感器的过流保护技术对我们的中压光伏逆变器和储能系统具有重要战略价值。随着1500V直流系统在大型地面电站的普及，以及储能系统向更高电压等级发展，中压SiC MOSFET正成为我们功率变换拓扑的核心器件。然而，这类器件价格昂贵且耐受能力有限，快速可靠的过...

Yi Jiang · Cancan Li · Liming Che · Yizhuo Dong 等6人 · IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology · 2024年11月

与传统的硅绝缘栅双极型晶体管（IGBT）相比，碳化硅（SiC）金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET）的芯片面积通常较小。大面积（10×10 毫米）碳化硅 MOSFET 的性能有待研究。本文对大面积碳化硅 MOSFET 与常规尺寸（5×5 毫米）碳化硅 MOSFET 并联时的电热特性进行了分析。结果表明，与常规尺寸芯片相比，大面积芯片优化了封装参数，减轻了电流不平衡问题，并且在双面冷却（DSC）模块中具有更好的热性能。制作了采用大面积芯片的 SOT - 227 模块，并对该模块的...

解读: 从阳光电源的业务角度分析，这项关于大面积SiC MOSFET双面冷却功率模块的研究具有重要的战略价值。SiC功率器件是我们光伏逆变器和储能变流器的核心部件，直接影响系统的功率密度、效率和可靠性。 该研究提出的10×10mm大面积SiC MOSFET相比传统5×5mm芯片并联方案，在多个维度展现出显...

Wenyuan Ouyang · Tao Fan · Zhijie Qiu · Dan Zheng 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年8月

监测碳化硅金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET）的栅极泄漏电流至关重要，因为其栅极结构比硅基器件的更为脆弱。然而，现有的栅极泄漏电流监测方法仍无法同时实现高监测分辨率以及与灵活的栅极驱动结构兼容。本文提出了一种基于提取平均栅极驱动电流的碳化硅 MOSFET 在线栅极泄漏电流监测方法。与现有方法相比，该方法实现了亚微安级的监测分辨率。为进行验证，在高频升压转换器中实现了该监测电路。实验结果表明，在整个估计的栅极泄漏电流范围内，该方法的相对误差可接受，并且该方法不会干扰功率转换器的...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于平均栅极驱动电流提取的SiC MOSFET栅极漏电流在线监测技术具有重要的战略价值。随着公司在光伏逆变器和储能系统中大规模应用SiC功率器件以提升系统效率和功率密度，器件的可靠性监测已成为产品差异化的关键要素。 该技术的核心价值在于解决了SiC MOSFET栅极结...

作者未知 · IEEE Electron Device Letters · 2025年1月

本文介绍了 5kV 深度注入碳化硅（SiC）超结（SJ）金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET）的研发与特性表征。在这些开关器件中，采用三轮外延过生长和超高能注入（UHEI）工艺形成了深度为 36μm 的 n 型和 p 型 SJ 柱。我们成功制造出柱间距分别为 8μm、10μm 和 12μm 的 SJ MOSFET，在室温下实现了 9.5mΩ·cm²的比导通电阻（Rₒₙ,ₛₚ），比 SiC 单极极限低 25%。这些器件还展现出在 5.1kV 下的尖锐雪崩击穿特性，且漏电流密度较低...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项5kV SiC超级结MOSFET技术具有重要的战略价值。该技术通过深注入工艺实现的超级结结构，将比导通电阻降至9.5 mΩ·cm²，突破了SiC单极型器件理论极限25%，这对我们在大功率光伏逆变器和储能变流器领域的产品竞争力提升具有直接意义。 在光伏1500V系统和正...

Xiang Zheng · Lijun Hang · Sai Tang · Yandong Chen 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年2月

与传统的硅（Si）器件相比，碳化硅（SiC）器件能够以更快的开关速度运行。因此，在汽车行业中，碳化硅作为硅器件的替代品更受欢迎。然而，开关速度的提高不可避免地会导致更高的 $dv/dt$，从而引发更严重的串扰问题。本文提出了一种具有可调负电压和米勒钳位电路的新型栅极驱动器。首先，采用由低成本无源元件组成的电平转换电路来产生可调负电压。其次，提出了一种包含两个 n 沟道 MOSFET 的无源触发米勒钳位电路，为串扰电流 $i_{gd}$ 提供低阻抗路径。这部分电路具有成本低、实现和设计复杂度低的优...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项针对SiC MOSFET的新型电平位移驱动技术具有重要的战略价值。当前，我们在光伏逆变器和储能系统中正加速推进碳化硅器件的应用，以提升系统功率密度和转换效率。然而，SiC器件高速开关特性带来的dv/dt问题和串扰现象，一直是制约其性能充分发挥的关键瓶颈。 该技术的核心...

Jiaming Xie · Jinxiao Wei · Hao Feng · Binbing Wu 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年4月

本信函提出了一种简单可靠的短路保护（SCP）方法，称为 $v_{gs}$ 和 $v_{ds}$ - SCP，用于碳化硅（SiC）金属 - 氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET），该方法通过同时监测 $v_{gs}$ 和 $v_{ds}$ 来实现。当 $v_{gs}$ 和 $v_{ds}$ 均超过各自的预设阈值时，保护功能启动，从而能够有效抵御硬开关故障（HSF）和负载下故障（FUL）。与现有方法相比，所提出的电路设计结构更简单，且不受封装类型的限制。搭建了一个测试平台来验证所提出的 $v_{g...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项SiC MOSFET短路保护技术具有重要的应用价值。作为全球领先的光伏逆变器和储能系统供应商，我们在大功率电力电子变换器中广泛采用SiC MOSFET器件，以实现更高的效率和功率密度。然而，SiC器件的短路耐受能力较传统IGBT更弱，通常仅为3-5微秒，这对保护电路的响...

Chenyu Liu · Bochang Li · Yibo Wang · Wenhui Xu 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年2月

本研究系统地研究了异质碳化硅基氧化镓（GaOSiC）金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET）在单极正/负偏置应力（UPBS/UNBS）下的不稳定性。通过调整应力电压波形的关键参数，包括频率（f）、保持时间（$t_{\text {h}}$）、上升时间（$t_{\text {r}}$）和下降时间（$t_{\text {f}}$），在 UPBS 测量中观察到阈值电压（$V_{\text {T}}$）随循环次数（$C_{n}$）呈现两阶段偏移。UPBS 引起的正 $V_{\text {T...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于Ga₂O₃-on-SiC MOSFET器件可靠性的研究具有重要的前瞻性价值。该研究系统揭示了异质结构功率器件在单极性偏置应力下的阈值电压漂移机制，这对我们开发下一代高效光伏逆变器和储能变流器至关重要。 Ga₂O₃/SiC异质结构结合了氧化镓的超宽禁带特性（约4.8...

Manish Mandal · Shamibrota Kishore Roy · Kaushik Basu · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年12月

SiC MOSFET快速开关瞬态降低开关损耗但产生高dV/dt。有源器件导通时高dV/dt增加互补器件栅源电压可能导致误导通产生正串扰,关断时栅源电压降低导致负串扰。负栅压(NGV)可限制正串扰峰值低于阈值但可能加剧负串扰峰值超出安全范围影响SiC MOSFET可靠性。提出改进模型精确预测SiC MOSFET串扰诱导栅源电压峰值,采用SiC肖特基二极管避免MOSFET体二极管反向恢复。除建模非线性电容、寄生电感和时变dV/dt外,结合详细沟道电流模型和PCB寄生电容增强预测有源器件漏源电压梯度和...

解读: 该SiC串扰预测模型技术对阳光电源SiC功率模块设计有重要应用价值。改进模型可应用于ST储能变流器和SG光伏逆变器的SiC半桥设计,优化NGV和栅极电阻选择以抑制串扰并避免误导通。该技术对PowerTitan大型储能系统SiC功率模块的可靠性设计和PCB布局优化有指导意义。精确的串扰预测对阳光电源S...

Mingkai Cui · Lei Chen · Yulong Pei · Feng Chai · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年8月

基于开尔文源极连接的碳化硅（SiC）金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）在基于桥式配置电路的功率变换器中得到了广泛应用，但串扰会显著影响其可靠性并限制其应用潜力。针对这一问题，本文提出了一种基于硬件闭环控制的有源栅极驱动器（AGD）。设计了一种简单的硬件闭环控制器来调节碳化硅MOSFET的栅源电压。一方面，闭环结构可以在线降低串扰峰值电压。另一方面，由于闭环结构能够确保栅源电压收敛，因此可以采用更高的驱动电压来缩短开关时间和降低功率损耗。与传统方法相比，所提出的有源栅极驱动器能够在不增加...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于硬件闭环控制的SiC MOSFET有源栅极驱动技术具有重要的战略价值。在我们的光伏逆变器和储能变流器产品中，SiC器件已成为提升功率密度和效率的核心器件，但桥式拓扑中的串扰问题一直是制约系统可靠性和性能优化的瓶颈。 该技术的核心价值在于通过硬件闭环控制实现了串扰抑...

王若隐郑宏 · 中国电机工程学报 · 2025年12月 · Vol.45

非平稳工况下的结温波动是影响碳化硅（SiC）MOSFET可靠性的关键因素。本文提出一种等效栅极电阻控制方法，克服了在线连续调节驱动电阻的难题，并在此基础上设计了一种通过调节开关损耗来抑制结温波动的主动热管理策略，推导了结温调节范围。通过搭建逆变器实验平台验证了理论分析的正确性。实验结果表明，该方法可显著降低SiC MOSFET在不同功率波动阶段的结温波动，最大波动由18.83℃降至9.85℃，器件寿命提升约2.18倍。同时，考虑系统效率，引入温控操作区间与结温控制系数概念，并通过实验验证了方法的...

解读: 该等效栅极电阻控制方法对阳光电源SiC器件应用产品线具有重要价值。首先可应用于SG350HX等大功率光伏逆变器，通过主动热管理提升SiC MOSFET可靠性,延长产品寿命。其次可优化ST2752KWH等储能变流器的温度控制策略,在大功率波动工况下保障器件安全。此外,该方法也适用于DC充电桩等快充场景...

Souhila Bouzerd · Laurent Dupont · IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology · 2025年7月

本文提出并讨论了一种评估集成到印刷电路板基板中的碳化硅（SiC）金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET）三维电力电子组件中焊点分层起始情况的方法，旨在设计更高效的半桥电路。该组件需要焊接两个金属部件，并且要解决有源芯片尺寸较小而散热器尺寸较大的集成问题，以实现仅依靠对流冷却系统运行。这一技术发展是评估宽带隙组件新组装模型技术选择稳健性工作的一部分。然而，由于采用了优化的电热组件设计，传统方法无法有效满足检测焊点分层起始情况的需求。该方法基于电位差测量，其在检测焊点分层起始方面具有...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项针对SiC MOSFET三维PCB组装焊点脱层检测的研究具有重要的战略价值。作为光伏逆变器和储能系统的核心功率器件，碳化硅MOSFET的可靠性直接影响产品的全生命周期表现，而焊点失效是功率电子系统最常见的故障模式之一。 该技术的核心价值在于通过电位差测量实现焊点脱层的...

Fengtao Yang · Laili Wang · Zizhen Cheng · Mengyu Zhu 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年8月

功率器件的高温能力是提升变换器功率密度的有效途径之一。热失控是线性模式下硅基MOSFET高温运行中的常见问题，但在碳化硅（SiC）器件中的表现尚不明确。本文首次系统研究了SiC功率MOSFET在25°C至375°C结温范围内线性模式下的电热相互作用机制，建立了理论模型，并通过半导体物理仿真与实验验证了其有效性。同时分析了封装参数对高温转换性能的影响，提出一种热敏感度控制方法，有望实现高灵敏度结温检测，为高温及超高温SiC应用提供理论依据与设计指导。

解读: 该SiC MOSFET高温电热相互作用机制研究对阳光电源功率器件应用具有重要价值。在ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器中，SiC器件的高温运行能力直接影响系统功率密度和可靠性。研究提出的25-375°C全温域理论模型和热敏感度控制方法，可指导阳光电源优化功率模块设计，避免线性模式下的热失控风险。...

Jiafei Yao1Zhengfei Yang1Yuxuan Dai1Ziwei Hu1Man Li2Kemeng Yang2Jing Chen2Maolin Zhang2Jun Zhang2Yufeng Guo2 · 半导体学报 · 2025年1月 · Vol.46

本文提出一种集成高K（HK）栅介质与分裂栅（SG）的4H-SiC超级结MOSFET（HKSG-SJMOS）。该器件采用高K介质作为包围源极连接分裂栅与金属栅的栅介质，优化漂移区电场分布，形成低阻导电通道，提升击穿电压（BV）并降低比导通电阻（Ron,sp）。分裂栅结构结合高K介质有效减小栅-漏电容（Cgd）与栅-漏电荷（Qgd），改善开关特性。仿真结果表明，相较于传统器件，HKSG-SJMOS的优值（FOM=BV²/Ron,sp）提升110.5%，高频优值（Ron,sp·Cgd）降低93.6%，...

解读: 该HKSG-SJMOS技术对阳光电源功率器件应用具有重要价值。其110.5%的FOM提升和93.6%的Ron,sp·Cgd降低，可直接应用于ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的SiC功率模块设计，显著降低导通损耗和开关损耗（开通/关断损耗分别减少38.3%/31.6%）。高K介质与分裂栅结构有效...

Cédric Mathieu de Vienne · Pierre Lefranc · Pierre-Olivier Jeannin · Bruno Lefebvre 等5人 · IET Power Electronics · 2025年1月 · Vol.18

本文提出了一种针对N个串联SiC MOSFET堆栈的主动电压均衡方法，通过基于实时电压反馈精确调节各器件的关断延迟时间来实现动态电压平衡。该方法无需额外的均衡电路，仅利用驱动时序控制即可有效抑制串联MOSFET在开关过程中出现的电压不均问题。仿真与实验均在采用三个650 V SiC MOSFET构成的Buck变换器平台上验证了该策略的有效性。

解读: 该主动电压均衡技术对阳光电源高压功率器件应用具有重要价值。在ST系列储能变流器和SG系列1500V光伏逆变器中，多个SiC MOSFET串联可突破单管耐压限制，实现更高电压等级和更低损耗。该方法通过驱动时序控制实现动态均压，无需额外均衡电路，可简化PowerTitan等大型储能系统的功率模块设计，降...