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热界面材料对功率半导体模块器件间热耦合的影响
Impact of Thermal Interface Materials on the Device Thermal Coupling in Semiconductor Power Modules
Xiang Li · Guiqin Chang · Matthew Packwood · Qiang Xiao 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年2月
本文研究了不同热界面材料（TIMs）对功率半导体模块内部器件间热耦合的影响。以配备续流快速恢复二极管（FRD）的IGBT功率模块为研究对象，对比分析了导热硅脂和石墨片两种TIMs。通过理论分析与实验验证，揭示了TIMs的热特性对模块内部温度分布及器件间热交互作用的关键影响。
解读: 该研究直接关联阳光电源的核心功率模块封装与热管理技术。对于组串式及集中式光伏逆变器、PowerTitan/PowerStack储能系统而言，功率模块的热耦合直接影响器件结温分布及寿命。在产品设计中，合理选择TIMs（如导热硅脂与石墨片的权衡）能显著降低IGBT与FRD间的热串扰，从而提升功率密度并优...
PWM逆变器驱动感应电机中SiC器件开关性能评估
Evaluation of Switching Performance of SiC Devices in PWM Inverter-Fed Induction Motor Drives
Zheyu Zhang · Fred Wang · Leon M. Tolbert · Benjamin J. Blalock 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2015年10月
双脉冲测试（DPT）是评估SiC器件开关特性的标准方法。然而，在PWM逆变器驱动感应电机的实际应用中，SiC器件的开关性能往往劣于DPT测试结果，表现为开关速度变慢、损耗增加及寄生振荡加剧。本文深入探讨了导致这种差异的原因及影响机制。
解读: 该研究对阳光电源的核心产品线（如组串式光伏逆变器、PowerTitan储能变流器及风电变流器）具有重要指导意义。随着公司产品向高功率密度和高效率演进，SiC器件的应用已成主流。研究指出的实际工况（如电机驱动或长线缆并网）下寄生参数对SiC性能的影响，提示研发团队在进行逆变器设计时，不能仅依赖器件手册...
高压宽禁带器件导通电压测量电路拓扑、运行及性能研究
Novel On-State Voltage Measurement Circuit Topology, Operation, and Performance for High-Voltage Wide-Bandgap Devices
Lee Gill · Luciano Andres Garcia Rodriguez · Robert Kaplar · Alan J. Michaels · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年10月
准确测量半导体器件的导通电阻是评估宽禁带器件在不同应力下电气、热及长期可靠性的关键。监测导通电阻不仅能深入了解器件物理特性和退化机制，还可作为器件失效与老化的诊断预警手段。
解读: 该研究对于阳光电源的核心业务至关重要。随着SiC等宽禁带器件在PowerTitan储能系统及组串式光伏逆变器中的大规模应用，器件的可靠性评估与寿命预测成为提升产品竞争力的核心。该测量电路拓扑可集成至iSolarCloud智能运维平台或逆变器/PCS的控制板中，实现对功率模块实时健康状态（SOH）的监...
一种基于单门极驱动器的串联SiC MOSFET固态断路器
A Single Gate Driver Based Solid-State Circuit Breaker Using Series Connected SiC MOSFETs
Yu Ren · Xu Yang · Fan Zhang · Fred Wang 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年3月
本文提出了一种基于串联碳化硅（SiC）MOSFET的固态断路器（SSCB）拓扑结构。该方案仅需单个隔离门极驱动器，有效降低了直流配电系统中保护装置的成本与复杂性，并保持了半导体器件超短动作时间的优势。
解读: 该技术对阳光电源的储能系统（如PowerTitan、PowerStack）及直流配电应用具有重要价值。在兆瓦级储能系统中，直流侧保护是提升系统安全性的关键，串联SiC方案能有效解决高压直流分断难题，同时通过简化驱动电路降低成本。建议研发团队关注该拓扑在直流汇流排保护中的应用，以提升系统响应速度和可靠...
级联H桥模块化多电平变换器中功率半导体器件的精确状态监测
Accurate Condition Monitoring of Semiconductor Devices in Cascaded H-Bridge Modular Multilevel Converters
Mohsen Asoodar · Mehrdad Nahalparvari · Yi Zhang · Christer Danielsson 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年3月
本文提出了一种针对级联H桥模块化多电平变换器（MMC）中功率半导体器件的在线状态监测方案。该算法通过实时检测半导体通态电阻的变化来实现，能够在变换器正常运行期间对半导体器件进行曲线追踪，从而有效评估器件的老化与健康状态。
解读: 该技术对阳光电源的集中式逆变器及大型储能系统（如PowerTitan系列）具有重要参考价值。随着阳光电源产品向更高电压等级和多电平拓扑演进，功率模块的可靠性成为核心竞争力。该在线监测方案可集成至iSolarCloud智能运维平台，实现对IGBT等关键器件的预测性维护，减少非计划停机时间，提升电站全生...
低温超临界流体处理改善Al₂O₃/β-Ga₂O₃界面机理
Mechanism of Improving Al₂O₃/β-Ga₂O₃ Interface After Supercritical Fluid Process at a Low Temperature
Zhang Wen · Mingchao Yang · Songquan Yang · Song Li 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年3月
β - Ga₂O₃是一种宽带隙半导体，因其高击穿电压和快速开关特性而受到关注。然而，由于Al₂O₃/β - Ga₂O₃界面处存在较高的界面态密度，这对金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET）器件的性能和可靠性产生了重大影响，因此面临着诸多挑战。作为一种低温解决方案，超临界流体工艺（SCFP）被引入到Al₂O₃/β - Ga₂O₃金属 - 氧化物 - 半导体电容器（MOSCAP）的制造过程中，该工艺能有效减少氧空位和界面缺陷，尤其避免了高温对材料造成的损伤。近界面陷阱数量减少了一半...
解读: 从阳光电源功率半导体器件应用角度来看，这项关于β-Ga₂O₃/Al₂O₃界面优化的研究具有重要的战略参考价值。β-Ga₂O₃作为超宽禁带半导体（~4.8eV），其理论击穿电场强度达8 MV/cm，远超SiC和GaN，这与我们在高压大功率逆变器和储能变流器领域对更高效率、更高功率密度器件的需求高度契合...
基于SiC器件的混合级联多电平变换器无变压器6.6-kV STATCOM
A Transformerless 6.6-kV STATCOM Based on a Hybrid Cascade Multilevel Converter Using SiC Devices
Yushi Koyama · Yosuke Nakazawa · Hiroshi Mochikawa · Atsuhiko Kuzumaki 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年9月
本文开发了一种基于SiC器件的混合级联多电平变换器无变压器静止同步补偿器（STATCOM）原型，额定电压6.6kV，功率100kVA。该拓扑结合了多电压变换器单元、Si与SiC半导体器件以及混合调制技术，旨在提升中高压并网设备的效率与功率密度。
解读: 该技术对于阳光电源的中高压储能系统（如PowerTitan系列）及大型光伏并网设备具有重要参考价值。采用SiC器件与混合级联拓扑可显著降低系统体积与损耗，实现无变压器化，从而提升系统功率密度和并网效率。建议研发团队关注该混合调制策略，探索其在阳光电源高压PCS产品中的应用潜力，以进一步优化中高压电网...
碳化硅功率电子模块的瞬态热特性研究
On the Transient Thermal Characteristics of Silicon Carbide Power Electronics Modules
Gary Mandrusiak · Xu She · Alistair Martin Waddell · Sayan Acharya · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年11月
功率半导体器件的瞬态性能直接影响其额定功率、可靠性及使用寿命。本文研究了液冷碳化硅（SiC）功率器件在不同非稳态电负载下的瞬态热性能。文章首先利用红外热成像技术观测了器件不对称的热时间常数，并深入探讨了其热特性。
解读: 随着阳光电源在组串式光伏逆变器及PowerTitan/PowerStack储能系统中大规模应用SiC功率模块以提升功率密度和转换效率，该研究具有极高的应用价值。SiC器件的瞬态热特性直接决定了系统在极端工况下的过载能力与寿命预测。建议研发团队利用文中提到的红外热成像及瞬态热分析方法，优化逆变器与PC...
缺陷退火诱导的电子辐照4H-SiC紫外光晶体管光学增益恢复
Defect-annealing-induced optical gain recovery in electron-irradiated 4H-SiC UV phototransistors
Qunsi Yang · Yifu Wang · Xinghua Liu · Qianyu Hou · Applied Physics Letters · 2025年9月 · Vol.127
本研究报道了电子辐照后4H-SiC紫外光晶体管在热退火过程中光学增益的恢复现象。通过高能电子辐照引入晶格缺陷，显著抑制器件的光电响应；随后的退火处理促使缺陷态退火，有效恢复载流子迁移率与寿命，从而实现光学增益的显著回升。实验结果表明，适当温度退火可选择性消除深能级缺陷，提升材料内部量子效率。该发现为辐照损伤SiC光电器件的功能修复提供了可行路径，对极端环境下光探测器的可靠性优化具有重要意义。
解读: 该SiC器件辐照损伤修复技术对阳光电源功率器件应用具有重要价值。在新能源汽车驱动系统和充电桩产品中，SiC MOSFET长期工作在高温、高压、强电磁环境下，宇宙射线和高能粒子辐照会引入晶格缺陷，导致器件性能退化。研究揭示的退火修复机制为ST储能变流器、电机驱动控制器中SiC模块的可靠性提升提供理论依...
模块化多电平变换器故障检测与隔离方法的鲁棒性分析及实验验证
Robustness Analysis and Experimental Validation of a Fault Detection and Isolation Method for the Modular Multilevel Converter
Shuai Shao · Alan J. Watson · Jon C. Clare · Pat W. Wheeler · IEEE Transactions on Power Electronics · 2016年5月
本文提出了一种针对模块化多电平变换器（MMC）功率半导体器件开路故障的故障检测与隔离（FDI）方法。该方法仅需一个滑模观测器（SMO）方程，无需额外传感器，通过监测MMC循环电流实现故障诊断，具有结构简单、易于实现的特点。
解读: MMC拓扑在阳光电源的高压大功率光伏逆变器及大型储能系统（如PowerTitan系列）中具有重要应用潜力。该文提出的基于滑模观测器的无传感器故障诊断技术，能够有效提升电力电子变换器的可靠性，降低维护成本。建议研发团队关注该算法在MMC子模块故障诊断中的应用，通过软件升级增强现有大功率变流器在复杂工况...
宽禁带半导体器件级热管理技术研究进展
Recent Advances in Device-Level Thermal Management Technologies for Wide Bandgap Semiconductor: A Review
作者未知 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年4月
与硅基器件相比，宽禁带（WBG）和超宽禁带（UWBG）半导体器件具有更高的击穿电压和更低的导通电阻，性能优越，使其在电能转换和通信领域极具竞争力。特别是，作为宽禁带半导体代表性材料之一的氮化镓（GaN）已发展到产业化阶段，而诸如氧化镓（Ga₂O₃）等新一代超宽禁带半导体在过去十年中成为电力电子应用领域的热门研究焦点。然而，这些先进半导体器件面临的主要挑战是热管理，尤其是在高功率应用中，热管理问题会导致器件电气性能严重下降和长期可靠性降低。因此，迫切需要有效的热管理技术。本文全面总结了宽禁带和超宽...
解读: 作为光伏逆变器和储能系统的核心供应商，阳光电源产品的功率密度提升与可靠性保障高度依赖于宽禁带半导体器件的热管理技术突破。该综述系统梳理的GaN、Ga2O3等宽禁带及超宽禁带半导体热管理技术，对我司新一代高功率密度逆变器和储能变流器的研发具有重要指导意义。 从业务价值看，这些器件级热管理技术直接关系...
宽禁带半导体器件开关振荡综述
A Review of Switching Oscillations of Wide Bandgap Semiconductor Devices
Jian Chen · Xiong Du · Quanming Luo · Xinyue Zhang 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年12月
宽禁带（WBG）器件凭借高频、高效及高功率密度优势，成为电力电子转换器的核心。然而，其极低的寄生电容与极快的开关速度导致开关振荡问题突出，易引发电压电流过冲、直通故障及电磁干扰，影响系统稳定性与可靠性。
解读: 随着阳光电源组串式逆变器及PowerTitan/PowerStack储能系统向高功率密度与高频化演进，SiC等宽禁带器件的应用已成必然。开关振荡不仅影响电磁兼容性（EMC），还可能导致功率模块失效，降低系统可靠性。建议研发团队在设计阶段利用该文献的理论基础，优化PCB布局以降低寄生参数，并结合有源门...
中压碳化硅技术推动的高功率电子应用：综述
High-Power Electronic Applications Enabled by Medium Voltage Silicon-Carbide Technology: An Overview
Morten Rahr Nielsen · Shiyue Deng · Abdul Basit Mirza · Benjamin Futtrup Kjærsgaard 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年8月
随着社会的电气化和绿色转型，对支持电力需求的高效大功率电子转换器的需求达到了前所未有的高度。关键推动因素是新兴的中压（MV）碳化硅（SiC）半导体器件，与硅基同类器件相比，其静态和动态性能均有所提升。本文全面概述了中压碳化硅技术的最新进展，研究了工业界和学术界现有的半导体器件和功率模块，并通过全面回顾典型的大功率电子应用，将这些器件和模块与它们的适用性直接关联起来。最后，对中压碳化硅技术的适用性和商业普及前景进行了展望。
解读: 从阳光电源的业务视角来看，中压碳化硅（MV SiC）技术的发展为我们在光伏逆变器、储能系统及新能源解决方案领域带来了重大战略机遇。该技术相较于传统硅基器件在静态和动态性能上的显著提升，直接契合我们产品向高功率密度、高效率方向演进的核心需求。 在光伏逆变器应用场景中，MV SiC器件能够支持更高的直...
利用铜纳米线加速瞬态液相连接
Transient Liquid Phase Bond Acceleration Using Copper Nanowires
John Harris · David Huitink · Journal of Electronic Packaging · 2025年3月 · Vol.147
随着功率电子模块热流密度的增加，现有热管理技术正面临挑战，这主要源于具备优异耐压能力的宽禁带半导体器件的发展。此类器件在适当封装条件下可工作于更高的结温。瞬态液相（TLP）键合可在常规工艺温度下形成高熔点的金属间化合物（IMC）。通过引入铜纳米线，可显著加速铜与锡体系的TLP反应进程，促进均匀、致密IMC层的快速形成，从而提升连接层的热稳定性和可靠性，适用于高温功率模块的封装需求。
解读: 该铜纳米线加速TLP键合技术对阳光电源功率模块封装具有重要应用价值。在ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器中，SiC/GaN宽禁带器件的高温工作特性（结温可达175-200℃）对芯片贴装层提出严苛要求。传统焊料易产生热疲劳失效，而该技术通过铜纳米线催化可在较低工艺温度下快速形成高熔点Cu-Sn I...
用于多并联SiC MOSFET的解耦模块化开关单元对称电路布局
Symmetric Circuit Layout With Decoupled Modular Switching Cells for Multiparalleled SiC mosfets
Yang He · Junming Zhang · Shuai Shao · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年6月
碳化硅（SiC）MOSFET的并联在电力电子中应用广泛，但器件参数差异和电路布局不对称导致的电流不平衡严重影响系统可靠性。本文提出了一种解耦模块化开关单元的对称电路布局方法，有效解决了多并联器件的电流不平衡问题，提升了高功率密度变换器的可靠性。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线具有极高价值。在PowerTitan系列大功率储能变流器及组串式光伏逆变器中，随着功率密度的提升，多并联SiC MOSFET的应用已成为主流。该文提出的对称布局与解耦设计，能显著降低并联器件间的电流不平衡，减少热应力，从而提升逆变器模块的长期运行可靠性。建议研发团队在下一...
用于中压SiC MOSFET的低耦合电容恒压栅极驱动电源
Gate Driver Power Supply With Low-Capacitance-Coupling and Constant Output Voltage for Medium-Voltage SiC MOSFETs
Zhixing Yan · Gao Liu · Shaokang Luan · Yuan Gao 等10人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年6月
随着宽禁带器件的发展，10-15 kV电压等级的碳化硅（SiC）器件在中压系统展现出巨大潜力。为确保其可靠运行，栅极驱动电源需满足高压隔离、低耦合电容、抗电压波动干扰等严苛要求。本文提出了一种新型驱动电源拓扑，旨在提升中压SiC MOSFET在高速开关过程中的驱动稳定性与抗干扰能力。
解读: 该技术对阳光电源的组串式逆变器及PowerTitan储能系统具有重要参考价值。随着光伏与储能系统向更高电压等级（如1500V及以上）演进，SiC器件的应用日益广泛。该文提出的低耦合电容驱动电源方案，能有效抑制高频开关带来的共模噪声干扰，提升功率模块的电磁兼容性（EMC）与可靠性。建议研发团队关注该拓...
功率半导体器件的频域热建模与表征
Frequency-Domain Thermal Modeling and Characterization of Power Semiconductor Devices
Ke Ma · Ning He · Marco Liserre · Frede Blaabjerg · IEEE Transactions on Power Electronics · 2016年10月
功率电子器件的热行为直接影响变换器系统的可靠性与成本。传统的集总参数热阻容模型在预测器件温度时存在局限性，特别是在考虑导热硅脂及复杂热路径时。本文提出了一种频域热建模方法，旨在更精确地表征功率器件的热特性，为提升电力电子系统的热设计水平提供理论支持。
解读: 热设计是阳光电源光伏逆变器（如组串式、集中式）及储能系统（如PowerTitan、PowerStack）核心竞争力的关键。该研究提出的频域热建模方法，能更精准地捕捉功率模块在复杂工况下的瞬态热响应，有助于优化逆变器及PCS的散热结构设计。对于高功率密度产品，该方法可有效提升对导热界面材料及多层封装结...
功率半导体开关的功率循环测试：方法、标准、局限性与展望
Power Cycling Testing for Power Semiconductor Switches: Methods, Standards, Limitations, and Outlooks
Yi Zhang · Patrick Heimler · James Opondo Abuogo · Xinyue Zhang 等14人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2026年1月
可靠性是功率半导体及电力电子系统的核心指标。随着宽禁带（WBG）器件及新型封装技术的快速应用，现有的可靠性测试与量化标准显得碎片化。本文综述了功率循环测试的方法、标准及局限性，为设计人员和可靠性工程师提供了关键指导，旨在提升电力电子系统的寿命评估能力。
解读: 可靠性是阳光电源的核心竞争力。随着PowerTitan储能系统及组串式逆变器向高功率密度演进，SiC等宽禁带器件的应用日益广泛，其热疲劳与功率循环寿命成为系统长效运行的关键。本文研究的方法论可直接指导阳光电源研发中心对功率模块进行更精准的寿命预测与加速老化测试，优化散热设计与封装工艺。建议在iSol...
氮化镓基同步升压变换器的死区效应及最优死区选择分析模型
Deadtime Effect on GaN-Based Synchronous Boost Converter and Analytical Model for Optimal Deadtime Selection
Di Han · Bulent Sarlioglu · IEEE Transactions on Power Electronics · 2016年1月
氮化镓（GaN）功率器件凭借低损耗和高开关速度优于传统硅器件。然而，在高频运行下，若死区时间设置不当，会产生显著的死区损耗。本文提出了一种针对GaN HEMT变换器的死区效应分析模型，旨在通过优化死区时间提升变换器效率。
解读: 随着阳光电源在户用光伏逆变器及小型储能PCS中对高功率密度和高频化需求的提升，GaN器件的应用成为技术演进的重要方向。本文提出的死区优化模型对于提升高频DC-DC变换级的效率至关重要，有助于降低散热设计难度，减小磁性元件体积。建议研发团队在开发下一代高频紧凑型户用储能系统及微型逆变器时，引入该分析模...
利用强耦合外部谐振器类比无源PT对称抑制SiC MOSFET振荡
Ringing Suppression of SiC MOSFET Using a Strongly Coupled External Resonator Through Analogy With Passive PT-Symmetry
Kenichi Yatsugi · Koshi Oishi · Hideo Iizuka · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年3月
针对宽禁带半导体器件开关过程中产生的寄生振荡问题，本文提出了一种基于无源PT对称原理的强耦合外部谐振器抑制方案。相比传统的RC缓冲电路，该方法在有效抑制振荡的同时，避免了因RC电路带来的额外短路电流及损耗，为提升高频电力电子系统的开关性能提供了新思路。
解读: 随着阳光电源组串式逆变器及PowerTitan储能系统向更高功率密度和更高开关频率演进，SiC MOSFET的应用已成为提升效率的关键。该研究提出的振荡抑制技术，可直接优化阳光电源高频功率模块的EMI性能与开关损耗，有助于减小滤波器体积，提升整机功率密度。建议研发团队在下一代高频SiC逆变器与PCS...
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