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具有AlN插入层的新型增强型p沟道GaN MOSFET
Novel Enhancement-Mode p-Channel GaN MOSFETs With an AlN Insert Layer
Hai Huang · Maolin Pan · Qiang Wang · Xinling Xie 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年2月
在本研究中，在专为 p - GaN 高电子迁移率晶体管（HEMT）设计的商用 GaN 晶圆上展示了一款增强型（E 型）p 沟道 GaN 金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（p - MOSFET），其最大导通态电流（ ${I}_{\text {ON}}$ ）密度为 10.5 mA/mm，阈值电压（ ${V}_{\text {TH}}$ ）为 - 2.45 V， ${I}_{\text {ON}}/{I}_{\text {OFF}}$ 比为 $10^{{8}}$ 。此外，我们提出了一种新型 E...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于AlN插入层的增强型p沟道GaN MOSFET技术具有重要的战略意义。当前我们的光伏逆变器和储能变流器主要采用n沟道功率器件，而该技术突破为实现GaN基互补金属氧化物半导体（CMOS）架构提供了关键的p沟道器件解决方案。 该技术的核心价值在于显著改善的器件性能参数...
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/...
基于ScAlN/ScN电荷陷阱耦合铁电栅堆叠的增强型AlGaN/GaN HEMT
E-mode AlGaN/GaN HEMT with ScAlN/ScN charge trap-coupled ferroelectric gate stacks
Jiangnan Liu · Ding Wang · Md Tanvir Hasan · Shubham Mondal · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.126
本文报道了一种采用ScAlN/ScN电荷陷阱耦合铁电栅堆叠结构的增强型AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）。该器件通过铁电极化与界面电荷陷阱的协同作用，实现了稳定的增强型操作特性。实验结果表明，该结构有效调控了阈值电压并提升了栅控能力，同时保持了较高的开关比和低关态漏电流。透射电子显微镜分析证实了栅堆叠的高质量界面特性。该方法为实现高性能、高可靠性的GaN基增强型功率器件提供了新途径。
解读: 该ScAlN/ScN栅堆叠GaN HEMT技术对阳光电源功率变换产品具有重要价值。增强型特性和低漏电流的优势可显著提升SG系列光伏逆变器和ST系列储能变流器的效率与可靠性。铁电栅结构创新为开发更高功率密度的三电平拓扑模块提供新思路，特别适用于PowerTitan大型储能系统的高频开关应用。同时，该技...
商用1.2-kV碳化硅MOSFET烧入技术的分析与优化
Analysis and Optimization of Burn-In Techniques for Screening Commercial 1.2-kV SiC MOSFETs
Limeng Shi · Hengyu Yu · Michael Jin · Jiashu Qian 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2024年12月
老化测试技术是一种成熟的筛选方法，旨在消除碳化硅（SiC）金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET）栅极氧化物中的早期故障。尽管该技术应用广泛，但优化老化测试技术以提高其效率和可行性仍是一项重大挑战。本研究对经过老化测试后的商用1.2 kV SiC平面MOSFET的性能进行了研究，重点关注阈值电压（ ${V}_{\text {th}}\text {)}$ 、导通电阻（ ${R}_{\text {on}}\text {)}$ ）和亚阈值迟滞（Hy）等参数。对SiC MOSFET在老化...
解读: 作为全球领先的光伏逆变器和储能系统供应商，阳光电源在产品中大量使用1.2kV SiC MOSFET作为核心功率器件。该论文针对SiC MOSFET老化筛选技术的优化研究，对提升我司产品可靠性和降低制造成本具有重要战略意义。 从业务价值角度，该研究直击SiC器件早期失效筛选的核心痛点。传统burn-...
基于刻蚀目标层与高选择性刻蚀技术的高产率增强型GaN p-FET
High-Yield Enhancement-Mode GaN p-FET With Etching-Target Layer and High-Selectivity Etching Techniques
Xuanming Zhang · Yuanlei Zhang · Jiachen Duan · Zhiwei Sun 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2024年11月
本文报道了采用p-Al0.05Ga0.95N刻蚀目标层（ETL）的增强型GaN p沟道异质结场效应晶体管（p-FET）。通过优化高选择性刻蚀工艺，实现p-GaN刻蚀速率约1 nm/min，并获得p-GaN与p-Al0.05Ga0.95N之间4:1的选择比。刻蚀工艺窗口扩展至10分钟，显著提高器件制备良率。器件阈值电压为−1.15 V，最大电流密度达6.16 mA/mm，且多器件间阈值电压与导通电流高度一致，展现出优异的重复性与一致性，为互补电路集成提供了重要基础。
解读: 该高产率增强型GaN p-FET技术对阳光电源功率器件应用具有重要价值。p沟道GaN器件可与现有n沟道器件构成互补拓扑，为ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器提供更高集成度的功率模块方案。高选择性刻蚀工艺实现的10分钟工艺窗口和优异一致性，可显著提升GaN器件制造良率，降低成本。阈值电压−1.15...
三模式变频调制在四开关Buck-Boost变换器中的应用：QR-BCM与TCM对比研究及实现
Three-Mode Variable-Frequency Modulation for the Four-Switch Buck-Boost Converter: A QR-BCM Versus TCM Case Study and Implementation
Wiljan Vermeer · Marck Wolleswinkel · Jos Schijffelen · Gautham Ram Chandra Mouli 等5人 · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2024年7月
准谐振临界导电模式（QR-BCM）与三角电流模式（TCM）因性能优良且复杂度低，广泛应用于学术界与工业界。然而，在四开关Buck-Boost（FSBB）变换器中采用这些调制方式时，多模式运行下的开关频率不连续性带来了额外的控制挑战。本文首次实现了包含平滑模式切换的闭环变频多模式准谐振BCM控制方案。所提出的数字控制策略基于集成于控制算法中的软件中断处理机制，采用前馈模式切换技术，无需依赖高频电流检测，仅利用直流电流与高频电压测量即可实现。研制了10 kW样机，并将所提调制方案与其他三种软开关调制...
解读: 该四开关Buck-Boost变换器的三模式变频调制技术对阳光电源车载OBC充电机和储能双向变流器产品具有重要应用价值。QR-BCM与TCM调制方案实现的软开关特性可显著降低开关损耗达60%，特别适用于宽电压范围工况。该技术可直接应用于：1）电动汽车OBC充电机，在200-450V电池电压范围内实现高...
基于互补型GaN HEMT的高频脉冲激光驱动器
High-Frequency Pulsed Laser Driver Using Complementary GaN HEMTs
View Document · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年5月
本文试图揭示一种用于高频光探测与测距（LiDAR）应用中控制激光源的高效激光驱动器。具体的激光雷达要求包括20 MHz的激光重复频率、10 ns的脉冲持续时间以及50 W的瞬时功率。用于自动驾驶车辆的激光雷达的功率效率至关重要，其总输入功率应控制在15 W以内。为提高功率效率，本文提出了一种半桥脉冲激光驱动器，其高端采用耗尽型氮化镓（D 型 GaN）晶体管，低端采用增强型（E 型）GaN 晶体管。此外，还针对 D 型 GaN 晶体管引入并分析了一种高端栅极驱动器，由于不存在体二极管效应，该驱动器...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，该论文提出的互补型GaN HEMT高频脉冲驱动技术具有重要的参考价值和技术延伸意义。虽然研究聚焦于激光雷达应用，但其核心技术路径与我司在高频功率变换领域的技术需求高度契合。 该技术的关键创新在于采用耗尽型GaN（D-mode）与增强型GaN（E-mode）构成的半桥拓扑，...
在不影响开关性能的前提下保护GaN/SiC共源共栅器件中的SiC JFET免受栅极过应力
Protecting SiC JFET From Gate Overstress in GaN/SiC Cascode Device Without Compromising Switching Performance
Ji Shu · Jiahui Sun · Zheyang Zheng · Kevin J. Chen · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年5月
GaN/SiC共源共栅器件结合了GaN HEMT的快速开关特性与SiC JFET的高压雪崩能力。然而，LV GaN HEMT缺乏雪崩能力，导致共源共栅结构在瞬态下易受栅极过应力影响。本文提出了一种保护方案，在不牺牲开关性能的前提下，有效提升了该复合器件的可靠性。
解读: 该技术对阳光电源的高功率密度逆变器及储能PCS产品线具有重要参考价值。随着公司向更高效率、更高功率密度的产品迭代，GaN/SiC共源共栅器件是实现高频化设计的关键路径。该研究提出的栅极保护方案能有效解决宽禁带半导体在极端工况下的可靠性瓶颈，有助于提升PowerTitan等储能系统及组串式逆变器在复杂...
直流微电网中抑制电压纹波的下垂控制策略
Control Strategy to Mitigate Voltage Ripples in Droop-Controlled DC Microgrids
Nikita A. Sevostyanov · Roman L. Gorbunov · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年12月
本文针对直流微电网中传统电压模式下垂控制的缺陷进行研究。当负载电流包含纹波时，传统控制策略会导致功率变换器输出端产生相应的电压纹波。现有技术在抑制直流母线纹波方面表现不佳，本文提出了一种改进的控制策略以有效抑制纹波，提升系统稳定性。
解读: 该研究对于阳光电源的储能系统（如PowerTitan、PowerStack）及微电网解决方案具有重要参考价值。在直流耦合储能系统中，负载电流的纹波直接影响直流母线电压稳定性及电池寿命。通过优化下垂控制算法，可以提升阳光电源PCS产品在微电网运行模式下的电能质量，减少对直流侧电容的依赖，从而优化系统成...
一种基于单片GaN集成电路的电源电压不敏感双晶体管PTAT/CTAT温度传感器
A Supply Voltage Insensitive Two-Transistor Temperature Sensor With PTAT/CTAT Outputs Based on Monolithic GaN Integrated Circuits
Ang Li · Fan Li · Kaiwen Chen · Yuhao Zhu 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年9月
本文提出了一种基于氮化镓（GaN）MIS-HEMT的单片集成双晶体管（2T）温度传感器。通过调节耗尽型（D-mode）和增强型（E-mode）器件的栅极尺寸比，实现了传感器输出在PTAT（与绝对温度成正比）和CTAT（与绝对温度成反比）模式间的转换，且具备良好的电源电压不敏感特性。
解读: 随着阳光电源在光伏逆变器和储能系统（如PowerTitan系列）中对功率密度和效率要求的不断提升，GaN等宽禁带半导体技术的应用前景广阔。该研究提出的单片集成温度传感器方案，有助于实现GaN功率模块内部的高精度实时热监测。对于阳光电源而言，该技术可集成至下一代高频、高功率密度逆变器或充电桩的驱动电路...
一种具有可变电压比的多模式谐振开关电容DC/DC变换器
A Multiple-Modes Resonant Switched Capacitor DC/DC Converter With Variable Voltage Ratios
Jingjing Qi · Xuezhi Wu · Long Jing · Wenzheng Xu 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年6月
本文提出了一种新型谐振开关电容DC/DC变换器，旨在满足数据中心、直流配电网及混合动力汽车对高降压比、高效率和高功率密度的需求。该变换器支持多模式运行以实现多种电压比，通过灵活分配占空比，有效提升了系统在不同工况下的转换效率与灵活性。
解读: 该技术对阳光电源的储能系统（如PowerTitan、PowerStack）及电动汽车充电桩业务具有重要参考价值。在储能PCS中，高效率的DC/DC变换级是提升系统整体能效的关键，该多模式谐振拓扑有助于在电池电压波动较大的场景下保持高效转换。此外，在充电桩产品中，该方案的高降压比特性可优化功率模块设计...
具有扩展非对称调制的三模式宽输入范围谐振DC-DC变换器
Triple-Mode Wide-Input Range Resonant DC–DC Converter With Extended Asymmetric Modulation
Sangoh Kim · Junseong Cho · Jong-Woo Kim · Minsung Kim 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年6月
本文提出了一种适用于可再生能源采集的宽输入电压范围三模式谐振变换器。该变换器在额定输入电压下工作于纯串联谐振模式，在低输入电压下工作于非对称谐振升压模式，在高输入电压下工作于非对称脉宽调制（PWM）串联谐振降压模式，有效提升了宽范围输入下的转换效率。
解读: 该技术对于阳光电源的组串式光伏逆变器（如SG系列）及储能PCS（如PowerStack/PowerTitan）具有重要参考价值。光伏组件在不同光照和阴影条件下输入电压波动大，而储能系统在电池电压宽范围变化时也面临效率挑战。该三模式控制策略能有效提升变换器在宽电压范围下的效率，有助于优化阳光电源产品的...
一种200mm E-Mode GaN-on-Si功率HEMT可靠性与寿命评估新方法
A Novel Evaluation Methodology for the Reliability and Lifetime of 200 mm E-Mode GaN-on-Si Power HEMTs
Jingyu Shen · Chao Yang · Liang Jing · Ping Li 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年5月
本文提出了一种针对增强型AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）的可靠性与寿命评估新方法。以工业级200mm Si CMOS兼容平台制造的商用100V E-mode GaN-on-Si功率HEMT为例，详细介绍了包括晶圆级可靠性测试（WLRT）在内的评估流程，为宽禁带半导体器件的可靠性验证提供了实用参考。
解读: GaN作为宽禁带半导体，在提升阳光电源户用光伏逆变器及小型化充电桩的功率密度和转换效率方面具有巨大潜力。本文提出的可靠性评估方法对于公司评估GaN器件在工业化应用中的长期稳定性至关重要。建议研发团队参考该评估流程，建立针对GaN功率器件的入库筛选标准，以加速其在下一代高频、高效率户用逆变器及便携式储...
面向超高效率四开关Buck+Boost变换器的三模式变频ZVS调制技术
Three-Mode Variable-Frequency ZVS Modulation for Four-Switch Buck+Boost Converters With Ultra-High Efficiency
Guangyao Yu · Jianning Dong · Thiago Batista Soeiro · Gangwei Zhu 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年4月
本文提出了一种针对四开关Buck+Boost变换器的三模式变频零电压开关（ZVS）调制方法。该方法通过优化开关策略，显著提升了变换效率，特别适用于电动汽车无线充电等应用场景，在谐振变换器与电池之间起到高效功率缓冲作用。
解读: 该技术对阳光电源的电动汽车充电桩及储能系统业务具有重要参考价值。四开关Buck+Boost拓扑在宽电压范围输出场景下表现优异，该三模式变频ZVS调制技术可有效降低开关损耗，提升充电桩模块的功率密度与转换效率。建议研发团队将其应用于新一代大功率直流充电模块及储能PCS的DC-DC级设计中，通过优化软开...
无交叉调节的可重构可扩展单电感多端口变换器综合
Synthesis of Reconfigurable and Scalable Single-Inductor Multiport Converters With No Cross Regulation
Xiaolu Lucia Li · Chi K. Tse · Dylan Dah-Chuan Lu · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年9月
本文提出了一种具备双向功率流、无交叉调节且控制简单的可重构单电感多端口变换器设计。该设计结合了电压源模式和电流源模式单元，实现了全方位的连接性。所提出的单电感变换器具有高度的模块化和可扩展性，同时支持双向功率流。
解读: 该研究提出的单电感多端口变换器拓扑在提升系统集成度和功率密度方面具有显著潜力，特别适用于阳光电源的PowerStack和PowerTitan系列储能系统。通过实现无交叉调节的多端口控制，该技术可优化储能PCS在多电池组或混合能源接入场景下的动态响应能力。其高模块化和可扩展性特征，契合阳光电源储能产品...
GaN增强型器件在UIS应力下的能量损耗分析
Analysis of Energy Loss in GaN E-Mode Devices Under UIS Stresses
Ruize Sun · Jingxue Lai · Chao Liu · Wanjun Chen 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年6月
本文分析了GaN增强型（E-mode）器件在非钳位感性开关（UIS）应力下的能量损耗（Eloss）。通过二阶电路分析及器件RS和CS串联的等效电路模型，建立了Eloss与RS及器件电流电压时间偏移Δt之间的定量关系模型。
解读: 随着阳光电源在户用光伏逆变器及微型逆变器领域对高功率密度和高效率的追求，GaN器件的应用日益广泛。本文提出的UIS应力下能量损耗模型，对于评估GaN器件在极端工况下的鲁棒性具有重要参考价值。建议研发团队在设计高频功率模块时，利用该模型优化驱动电路参数，降低开关过程中的瞬态损耗，并提升系统在复杂电网环...
实现混合DCM/CRM运行及一致性谷底开关的Boost PFC变换器统一脉宽周期控制策略
Unified Pulsewidth-Cycle Control Strategy to Achieve Mixed DCM/CRM Operation and Consistent Valley Switching for Boost PFC Converter
Run Min · Gaoshuai Shen · Qiaoling Tong · Qiao Zhang 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年11月
本文提出了一种统一脉宽周期（UPWC）控制策略，用于实现Boost功率因数校正（PFC）变换器的混合模式运行及一致性谷底开关（VS）。与传统单模式控制器相比，该方案能在半工频周期内统一实现单断续导通模式（DCM）、单临界导通模式（CRM）或混合DCM/CRM运行，有效优化变换器效率与性能。
解读: 该控制策略对阳光电源的户用光伏逆变器及电动汽车充电桩产品线具有重要参考价值。在户用逆变器和充电桩的前级PFC电路中，通过UPWC策略实现DCM/CRM混合运行，能够显著提升轻载效率并降低开关损耗，从而优化整机能效指标。此外，一致性谷底开关技术有助于降低EMI噪声，简化滤波器设计，提升产品功率密度。建...
具有共地、高可扩展性且无交叉调节的单电感多输入多输出变换器
Single-Inductor Multiple-Input Multiple-Output Converter With Common Ground, High Scalability, and No Cross-Regulation
Zheng Dong · Zhen Li · Xiaolu Lucia Li · Chi K. Tse 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年6月
本文提出了一种电流源模式（CSM）的单电感多输入多输出（SIMIMO）DC-DC变换器。通过保持电感电流恒定，该拓扑有效消除了多输出间的交叉调节干扰，简化了控制逻辑，并允许使用更小的无源元件，提升了功率密度与系统集成度。
解读: 该技术对阳光电源的户用光储一体机及小型储能系统（如PowerStack）具有重要参考价值。通过单电感实现多输入多输出，可显著减少变换器内部的磁性元件数量，降低系统体积与成本，提高功率密度。特别是在户用光储系统中，该拓扑能有效解决光伏输入与电池充放电之间的交叉干扰问题，提升系统动态响应性能。建议研发团...
具有简单控制且无交叉调节的单输入双输出变换器推导
Derivation of Single-Input Dual-Output Converters With Simple Control and No Cross Regulation
Zheng Dong · Xiaolu Lucia Li · Chi K. Tse · Zhenbin Zhang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年11月
本文探讨了直流-直流变换器的电路设计，重点研究了单输入双输出（SIDO）变换器拓扑。传统变换器多为电压源模式，本文提出了一种推导方法，旨在简化控制策略并消除多输出端口间的交叉调节干扰，提升多负载供电系统的稳定性和效率。
解读: 该研究提出的SIDO变换器拓扑对阳光电源的产品研发具有重要参考价值。在户用光伏储能系统（如iSolarCloud配套的混合逆变器）及电动汽车充电桩领域，往往需要同时满足多路直流输出需求。通过采用该文献中提出的无交叉调节控制方案，可以有效简化硬件电路设计，降低控制复杂度，并提升多路输出的动态响应性能。...
一种针对E-mode GaN HEMT的可靠超快速短路保护方法
A Reliable Ultrafast Short-Circuit Protection Method for E-Mode GaN HEMT
Xintong Lyu · He Li · Yousef Abdullah · Ke Wang 等10人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年9月
本文提出了一种针对650V增强型氮化镓（E-mode GaN HEMT）的独特三步短路保护方法。该方法能快速检测短路事件，通过降低栅极电压提升器件短路耐受能力，并在确认故障后安全关断器件。实验结果表明，该方法有效提升了GaN器件在电力电子系统中的可靠性。
解读: 随着阳光电源在户用光伏逆变器及小型化储能产品中对功率密度要求的不断提升，GaN器件的应用潜力巨大。该文提出的超快速短路保护技术解决了GaN器件短路耐受时间短的痛点，对于提升阳光电源高频化、小型化产品的可靠性具有重要参考价值。建议研发团队在下一代高效率、高功率密度逆变器及微型逆变器开发中，引入此类快速...
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