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通过双栅结构提升AlGaN/GaN HEMT的线性度以用于射频放大器应用
Enhanced linearity of AlGaN/GaN HEMTs via dual-gate configuration for RF amplifier applications
Haowen Guo · Wenbo Ye · Junmin Zhou · Yitian Gu 等6人 · Solid-State Electronics · 2025年1月 · Vol.227
摘要 本研究探讨了GaN双栅高电子迁移率晶体管（HEMT）在射频线性度方面的性能，重点分析其双音互调特性。采用双栅结构旨在通过降低反馈电容来改善线性度性能，反馈电容降至41.8 fF/mm，与传统的单栅HEMT相比降低了73%。该双栅器件在2.1 GHz频率下实现了23.5 dB的小信号增益，且该增益不随直流栅极偏置电压V_B的变化而改变。通过提高V_B可有效抑制互调失真，在漏极电压为20 V、V_B为3 V时，器件的输出三阶交调截点（OIP3）达到最高的30.1 dBm。此外，在V_DS为5 ...
解读: 该双栅极GaN HEMT技术通过降低73%反馈电容实现OIP3达30.1dBm的高线性度,对阳光电源功率器件应用具有重要价值。可应用于SG系列逆变器的GaN功率模块设计,降低谐波失真提升并网电能质量;适用于充电桩高频开关电源,减少EMI干扰;在ST储能变流器三电平拓扑中,双栅极结构可优化GaN器件开...
具有稳定阈值电压和显著降低界面态密度的Al2O3/原位生长GaON栅介质GaN MIS-HEMT
Al2O3/ _in situ_ GaON gate dielectrics incorporated GaN MIS-HEMTs with stable VTH and significantly reduced interface state density
Tian Luo · Sitong Chen · Ji Li · Fang Ye 等7人 · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.126
本文报道了一种采用Al2O3与原位生长GaON复合栅介质的GaN基金属-绝缘体-半导体高电子迁移率晶体管（MIS-HEMT）。该结构通过原子层沉积Al2O3与氮等离子体原位处理形成的高质量GaON界面层，有效抑制了界面态密度。实验结果表明，器件具备稳定的阈值电压（VTH）和显著降低的界面态密度，提升了动态可靠性与开关性能。该方法为高性能GaN功率器件的栅介质优化提供了可行方案。
解读: 该GaN MIS-HEMT栅介质优化技术对阳光电源的高频化产品升级具有重要价值。稳定的阈值电压和低界面态密度特性可显著提升GaN器件在SG系列1500V组串式逆变器和ST系列储能变流器中的开关性能和可靠性。特别是在高频PWM控制场景下,可减少开关损耗,提高系统效率。这一技术可用于优化新一代车载OBC...
基于金刚石散热器封装的热-力分析与优化以提升GaN HEMT性能
Thermal-Mechanical Analysis and Optimization of Diamond Heat Sink Packaging for Enhancing GaN HEMT Performance
Peng Pan · Zujun Peng · Ke Li · Wei Wang · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年9月
本研究分析了以金刚石为散热基板的功率芯片封装结构的热-力特性，显著提升了GaN HEMT的性能。通过优化纳米银焊膏焊接工艺，实现了芯片与金刚石散热体间的可靠集成，有效增强了热点区域的散热能力。理论模拟表明，相较于传统MoCu散热器，金刚石散热器具有更优的散热性能和更低的热应力。实验结果表明，在27.3 W功耗下，结到壳的热阻降低53.4%，芯片表面最高温度下降45.3%，直流输出电流提升9.2%，且功率循环寿命超过33万次无失效，验证了金刚石散热封装在提升高功率器件热电性能与可靠性方面的有效性。
解读: 该金刚石散热封装技术对阳光电源功率器件热管理具有重要应用价值。在ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器中，GaN HEMT器件的高功率密度应用面临严峻散热挑战。研究展示的金刚石散热方案可使结壳热阻降低53.4%、芯片温度下降45.3%，直接提升器件电流输出能力9.2%，这对提高PowerTitan储...
利用p型氧化物钝化提高AlGaN/GaN MIS-HEMT的ESD可靠性
Enhanced ESD Reliability of AlGaN/GaN MIS-HEMTs Using a p-Type Oxide Passivation
Mohammad Ateeb Munshi · Mehak Ashraf Mir · Mayank Shrivastava · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年5月
在本研究中，我们首次展示了一种基于 p 型氧化物（AlTiO）钝化的器件级解决方案，用于提高 AlGaN/GaN 金属 - 绝缘体 - 高电子迁移率晶体管（MIS - HEMT）的静电放电（ESD）可靠性。我们进行了全面的 ESD 测试，包括采用标准传输线脉冲（TLP）以及超快传输线脉冲（VF - TLP）的关态、半开态、浮栅和反向栅 - 源极应力测试。此外，还在半开态下对漏极施加非破坏性 ESD 脉冲，以研究其对器件性能的影响。与传统的 SiN 钝化 GaN MIS - HEMT 相比，所提出...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于p型氧化物钝化层的GaN MIS-HEMT静电放电（ESD）可靠性增强技术具有重要的战略价值。GaN功率器件凭借其高频、高效、高功率密度特性，正成为光伏逆变器和储能变流器等核心产品的关键技术方向，但ESD脆弱性一直是制约其大规模应用的瓶颈。 该研究通过AlTiO ...
p-GaN栅极HEMTs的同步光电驱动
SPED）方案演示
Haochen Zhang · Zheng Wu · Longge Deng · Tao Chen 等5人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年6月
我们展示了一种适用于具有半透明栅电极的常关型 p - GaN 栅高电子迁移率晶体管（HEMT）的同步光子 - 电子驱动（SPED）方案。通过一个与器件栅极端子同步驱动的紫外发光二极管，该 HEMT 的传导电流可以同时通过光子和电子方式实现导通/关断，充分利用了两种驱动方案的优势并克服了它们的缺点。在导通状态下，由于光电增强导电性，与仅采用电子驱动方案相比，在获得相同导通电流时，栅极过驱动电压可降低约 3 V，同时实现相同的导通电阻。在关断状态下，SPED 方案中的电子栅极可以迅速从栅极堆叠中移除...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项同步光电驱动（SPED）技术针对p-GaN栅极HEMT器件的创新方案具有重要的战略意义。在光伏逆变器和储能变流器等核心产品中，功率半导体器件的性能直接决定了系统的效率、可靠性和功率密度。 该技术的核心价值在于通过紫外LED与电子栅极的协同驱动，实现了两个关键突破：首先...
基于高质量超薄缓冲层的高射频性能增强型GaN-on-Si HEMT器件，输出功率达5.32 W/mm
High RF Performance E-Mode GaN-on-Si HEMTs With Pₒᵤₜ of 5.32 W/mm Using High-Quality Ultrathin Buffer
Jiale Du · Bin Hou · Ling Yang · Yachao Zhang 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年1月
在本文中，我们报道了一种在高质量超薄缓冲层上制备的高性能增强型氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT），该超薄缓冲层是通过在高电阻率（HR）硅衬底上采用两步渐变（TSG）过渡结构实现的。由于TSG过渡结构能够使位错迅速湮灭，该超薄缓冲层的总位错密度（TDD）低至<inline-formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"> <tex-math...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于硅基衬底的增强型GaN HEMT技术具有重要的战略价值。该技术通过创新的两步梯度过渡结构实现了超薄缓冲层的高质量外延生长，将位错密度降低至1.7×10⁹ cm⁻²，这为功率器件性能的突破奠定了基础。 在光伏逆变器和储能变流器领域，该技术展现的5.32 W/mm输出...
铁电ScAlN/GaN高电子迁移率晶体管中的自加热效应及热缓解策略
Self-Heating Effects and Thermal Mitigation Strategies in Ferroelectric ScAlN/GaN HEMTs
Jie Zhang · Jian Guan · Jiangnan Liu · Paiting Liu 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年9月
我们研究了铁电ScAlN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）中的自热效应（SHE）及其热缓解策略。采用分子束外延（MBE）生长的器件展现出约3.8 V的大记忆窗口（MW）、大于10⁸的开/关电流比（Iₒₙ/Iₒff）和约20 mV/dec的亚玻尔兹曼亚阈值摆幅（SS），这得益于ScAlN对二维电子气（2DEG）的极化控制。在高漏极偏压下，自热效应会使记忆和亚阈值特性退化。通过外部加热和跨导分析，证实了这种退化源于热效应。多频电导测量揭示了电荷的俘获和脱俘现象，而自热效应可能会加速这一过程。扫描...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项铁电ScAlN/GaN HEMT技术在功率电子器件领域展现出重要应用潜力。该器件实现了3.8V的大记忆窗口、超过10^8的开关电流比以及20 mV/dec的亚阈值摆幅，这些特性对于我们的光伏逆变器和储能变流器中的高频开关器件具有显著价值。 铁电极化控制二维电子气的技术...
p-GaN HEMT中关态漏电流形成机制的分析
Analysis of the Formation of the Off-State Leakage Current in p-GaN HEMT
Ya-Huan Lee · Po-Hsun Chen · Yu-Hsuan Yeh · Jui-Tse Hsu 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2024年12月
本研究对 p - 氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）的关态漏电流（<inline - formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"> <tex - math notation="LaTeX">${I} _{\text {off}}$ </tex - math></inline - formula>）进行了分析。在漏极偏压较低（约低于 1...
解读: 从阳光电源光伏逆变器和储能系统的核心应用场景来看，这项关于p-GaN HEMT器件关断态漏电流机理的研究具有重要的技术参考价值。GaN功率器件凭借其高频、高效、高功率密度的特性，正逐步成为新一代光伏逆变器和储能变流器的关键功率开关元件，直接影响系统的转换效率和可靠性。 该研究揭示了p-GaN HE...
基于6英寸Si衬底的高RF性能AlGaN/GaN HEMT用于低压应用
High RF Performance AlGaN/GaN HEMTs on 6-in Si Substrate for Low Voltage Applications
Yuxi Zhou · Jiejie Zhu · Bowen Zhang · Qiyu Wang 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年2月
本文展示了用于低压应用的、基于6英寸硅衬底且具有出色射频性能的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）。采用金属有机化学气相沉积法再生长n⁺ - InGaN欧姆接触，整片晶圆上的欧姆接触电阻平均值达到<0.08 Ω·mm。该器件栅长为220 nm，源漏间距为2.2 μm，饱和电流高达1689 mA/mm，峰值跨导为436 mS/mm。将晶圆减薄至100 μm后，对栅宽（Wg）为2×100 μm的HEMT在3.6 GHz下进行负载牵引测量，结果表明，在5 - 15 V的低漏极电压（Vd）下...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，该论文展示的基于6英寸硅基底的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）技术具有重要的战略参考价值，但其应用方向与我司核心产品存在显著差异。 该技术的核心优势在于低电压（5-15V）下的射频性能优化，在3.6GHz频段实现了业界领先的功率密度（最高4.35W/mm）...
GaN功率器件在硬开关模式下动态Ron效应的经验模型评估与建立
Evaluation and Establishment of an Empirical Model for the Dynamic Ron Effect of GaN Power Device in Hard Switching Mode
Shaoyu Sun · Xu Du · Ling Xia · Wengang Wu · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年1月
近年来，氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）器件在电力应用中的迅速普及，使得传统的GaN静态SPICE模型由于动态导通电阻（$R_{on}$）效应，无法满足高压、高频电路设计的要求。本文评估了一款商用100 V肖特基型p - GaN HEMT在硬开关模式下的动态$R_{on}$效应，并提出了一个经验动态模型。脉冲测试结果表明，栅 - 漏电压应力是动态$R_{on}$效应的主要原因。器件的AlGaN势垒层和沟道处的峰值电场会导致阈值电压正向漂移和热电子效应。通过TCAD仿真验证了这两种导...
解读: 从阳光电源的业务角度来看，该论文针对GaN HEMT器件动态导通电阻效应的研究具有重要的工程应用价值。当前，阳光电源在光伏逆变器和储能变流器产品中正积极推进第三代半导体的应用，以实现更高的功率密度和转换效率。然而，GaN器件在硬开关模式下的动态Ron效应一直是制约其在高压大功率场景应用的关键瓶颈。 ...
基于磁耦合闭环控制的GaN HEMT有源栅极驱动器以抑制关断时漏源电压过冲及电磁干扰
A GaN HEMT Active Gate Driver to Combat Turn-Off Drain-Source Voltage Overshoot and EMI Based on Magnetic Coupling Closed-Loop Control
Lurenhang Wang · Yishun Yan · Mingcheng Ma · Xizhi Sun 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年5月
与传统的硅金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（Si MOSFET）相比，氮化镓高电子迁移率晶体管（GaN HEMT）具有更快的开关速度。在GaN HEMT的关断过程中，电流的快速下降会导致严重的漏源电压过冲和电磁干扰，这限制了其可靠性和应用场景。为解决这些问题，本文提出了一种基于磁耦合闭环控制（MCCLC）的GaN HEMT有源栅极驱动器。在MCCLC中，布置在功率回路附近的线圈能够在完全电气隔离的条件下，准确地提供功率侧的电流变化率（di/dt）反馈，这比传统方法更可靠。所提出的方法不需...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于磁耦合闭环控制的GaN HEMT有源栅极驱动技术具有重要的战略价值。在光伏逆变器和储能变流器等核心产品中，GaN功率器件的应用是实现高功率密度、高效率的关键路径，但关断过程中的电压过冲和EMI问题一直制约着其在大功率场景的可靠应用。 该技术通过磁耦合方式实现di/...
低温电力电子中单极功率半导体的热失控现象
The Thermal Runaway Phenomenon of Unipolar Power Semiconductors in Cryogenic Power Electronics
Julius Zettelmeier · Raffael Schwanninger · Martin März · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年4月
氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）和硅金属氧化物半导体场效应晶体管功率器件在低温环境下的传导损耗大幅降低。因此，目前航空研究领域对低温冷却技术展开了广泛研究。然而，这样的低温环境会引发一种此前基本未被关注但对安全至关重要的“热失控”现象，且随着冷却液温度的降低，该现象会愈发严重。这种效应的产生是因为芯片产生的损耗随温度升高而增加的速度，比芯片能够传导出去的热量增加的速度更快。与室温下的常见情况不同，随意增大温度波动幅度并不能实现更高的电流密度。相反，当达到某个临界点后，系统将进入热自...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这篇论文揭示的低温功率半导体热失控现象具有重要的前瞻性意义，但也提示了潜在的技术风险。 GaN HEMT等功率器件在低温环境下导通损耗显著降低，这与我们在光伏逆变器和储能变流器中追求的高效率目标高度契合。特别是在大功率集中式逆变器和MW级储能系统中，若能通过低温冷却技术将...
基于衬底电容耦合模型的浮空衬底p-GaN HEMT动态性能分析
Dynamic Performance Analysis of p-GaN HEMTs With Floating Substrates by Substrate Capacitance Coupling Model
Wenyao Feng · Lingyan Shen · Xuetong Zhou · Yufei Tian 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年3月
对具有浮动衬底的 p - 氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）组件的动态特性进行了全面而深入的评估，并与传统应用中具有源极连接衬底的器件进行了对比。深入分析表明，两种器件具有相似的退化模式，但在瞬态应力下动态性能的恶化程度不同。实验结果显示，在 200 V 的 <inline - formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"> <tex ...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于浮置衬底p-GaN HEMT器件动态特性的研究具有重要的技术参考价值。GaN功率器件是新一代光伏逆变器和储能变流器的核心开关元件，直接影响系统的功率密度、转换效率和可靠性。 该研究揭示了浮置衬底与源极连接衬底两种封装方案在动态性能上的显著差异。实验数据表明，在20...
p-GaN HEMT在关态应力后恢复过程中阈值电压不稳定性的研究
Study of Vₜₕ Instability During Recovery After Off-State Stress in p-GaN HEMT
Yi-Huang Chen · Sheng-Yao Chou · Ming-Chen Chen · Ting-Chang Chang 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年8月
本研究对 p - GaN 栅极 AlGaN/GaN 高电子迁移率晶体管（HEMT）在关态应力（OSS）下的阈值电压（<inline - formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"> <tex - math notation="LaTeX">${\mathrm{V}}_{\mathbf {\text {th}}}$ </tex - math></i...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于p-GaN HEMT器件阈值电压稳定性的研究具有重要的战略意义。GaN基功率器件因其高频、高效、高功率密度特性，正成为下一代光伏逆变器和储能变流器的核心技术方向，直接关系到我们产品的转换效率、功率密度和系统可靠性提升。 该研究揭示了p-GaN HEMT在关断应力下...
基于3纳米绝缘层的高性能MIM/p-GaN栅极HEMT
High-Performance MIM/p-GaN Gate HEMTs With a 3-nm Insulator for Power Conversion
Zhibo Cheng · Xiangdong Li · Jian Ji · Lu Yu 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年1月
正向偏置栅极击穿电压 <inline-formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"> <tex-math notation="LaTeX">${V}_{\text {G- {BD}}}$ </tex-math></inline-formula> 较低的肖特基型 p - GaN 栅极高电子迁移率晶体管（HEMT）在开关过程中容易发生故障。在这项工作中...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项MIM/p-GaN栅极HEMT技术对我们的核心产品线具有重要战略价值。该技术通过在p-GaN层上集成超薄3nm Al2O3绝缘层的金属-绝缘体-金属结构，将栅极击穿电压从11.4V提升至14.1V，最大工作栅压从5.1V提升至7.0V，这直接解决了传统肖特基型p-GaN...
低温预应力下p-GaN HEMT中陷阱解冻引起的阈值电压不稳定性
Trap Thawing-Induced Threshold Voltage Instability in p-GaN HEMTs at Cryogenic Temperatures During Pre-Stress
Chuan Song · Wen Yang · Weijian Wang · Jianlang Liao 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年6月
本文研究了低温下 p - 氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）中的预应力，揭示了陷阱解冻效应：被冻结的空穴陷阱从高能电子处获取能量，导致其解冻并引起阈值电压（VTH）正向漂移。预应力激活了额外的空穴陷阱，这导致了由普尔 - 弗兰克尔（PF）发射引起的栅极泄漏电流（IGSS）。通过对栅极泄漏电流、电容深能级瞬态谱（C - DLTS）进行分析以及开展 TCAD 仿真，以确定其潜在机制。我们的研究结果完善了低温下陷阱的整体行为，为 p - GaN HEMT 在超导系统和空间电子学等广泛低温应...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于p-GaN HEMTs在极低温环境下阈值电压不稳定性的研究具有重要的前瞻性意义。GaN基功率器件凭借其高频、高效、高功率密度的特性，已成为我司新一代光伏逆变器和储能变流器的核心技术方向。该研究揭示的"陷阱解冻效应"及其导致的阈值电压漂移机制，为我们在极端工况下的产品...
缓冲层自由AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管中陷阱的自感应光电离
Self-Induced Photoionization of Traps in Buffer-Free AlGaN/GaN HEMTs
Francesco De Pieri · Mirko Fornasier · Veronica Gao Zhan · Manuel Fregolent 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2024年12月
本文研究了碳化硅衬底上无缓冲层的 AlGaN/GaN 高电子迁移率晶体管（HEMT）中的去俘获机制及其与外加偏压的关系。研究表明，当器件处于半导通状态偏置，或者在源极和漏极接地的情况下对栅肖特基结施加正向偏压时，去俘获时间常数会减小几个数量级。尽管在电荷输运和发光方面涉及完全不同的机制，但这两种偏置条件都会引发高能光子（能量 E > 2 电子伏特）的发射，这些光子可以使陷阱发生光电离，从而加速恢复过程。本文所展示的数据表明，只有在器件建模中考虑光学效应，才能对氮化镓器件的行为进行真实的描述。
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于无缓冲层AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）陷阱自致光电离机制的研究具有重要的技术价值。GaN器件凭借其高频、高效、高功率密度特性，已成为我司新一代光伏逆变器和储能变流器的核心功率器件，直接影响系统效率和可靠性。 该研究揭示的陷阱去捕获机制对我司产品优...
GaN半桥短路耐受性分析的增强行为建模
Enhanced Behavioral Modeling for GaN Half-Bridge Short-Circuit Analysis
Simone Palazzo · Thiago Pereira · Yoann Pascal · Giovanni Busatto 等5人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年5月
氮化镓(GaN)晶体管因高功率密度和高效率在工业和汽车应用中日益流行,但可靠性和鲁棒性仍限制其广泛采用。短路(SC)鲁棒性已被广泛实验研究,但GaN HEMT短路条件运行仿真因缺乏准确模型描述漏电流崩塌和栅漏电流增加等主要现象而受限。本文提出650V/60A GaN HEMT漏极和栅极电流行为模型,集成到LTSpice制造商模型中。所提模型在GaN半桥短路期间确定漏极和栅极电流的精度显著提高,适用于其他650V GaN HEMT,成为仿真器件和设计有效短路保护电路的可靠工具。
解读: 该GaN短路建模技术对阳光电源GaN器件应用和保护电路设计有重要参考价值。行为模型可应用于ST储能变流器和SG光伏逆变器的GaN功率模块短路仿真,优化保护电路设计并提高可靠性。该技术对工商业光伏系统GaN逆变器的短路耐受性评估有指导意义。精确的短路模型对阳光电源GaN产品线的可靠性设计和测试验证有实...
温度依赖的静电、线性度及模拟/射频性能研究
Temperature-dependent electrostatic, linearity, and analog/RF performance of GaN HEMT
Gain GBW: · Journal of Materials Science: Materials in Electronics · 2025年1月 · Vol.36.0
温度对用于高功率应用的高频AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）的性能和可靠性具有重大影响。尽管已有大量研究，但这些器件在宽温度范围内的多偏置行为仍缺乏充分理解。本研究通过从-40℃到150℃的温度范围内系统地分析直流特性、静电特性、非线性特性以及模拟/射频参数，填补了这一空白。通过对导通态与截止态电流、亚阈值特性、跨导（gm）及其导数，并结合三阶互调失真（IMD3）、1 dB压缩点（1-dB CP）和总谐波失真（THD）等参数进行评估，同时考察增益（Av）和栅极-漏极电容（Cgd）等...
解读: 该GaN HEMT温度特性研究对阳光电源功率器件应用具有重要价值。研究揭示的-40至150℃宽温范围内跨导、非线性失真(IMD3/THD)及射频性能退化规律,可直接指导ST系列PCS和SG逆变器中GaN器件的热管理设计与多工况优化。特别是温升导致的开态电流下降、关态漏电增加特性,为三电平拓扑的开关损...
垂直堆叠级联GaN HEMT功率模块中的热行为研究
Thermal Behavior in Vertically Stacked Cascode GaN HEMT Power Modules including Mutual Heating, Dissipation Disturbance, and Solder Voids
Sungtaek Hwang · Eun Pyo Hong · Min-Ki Kim · Dong Keun Jang 等5人 · IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology · 2025年9月
与传统的横向配置相比，垂直堆叠式共源共栅氮化镓（GaN）功率器件具有显著的电气优势，包括降低寄生电感、设计紧凑以及功率密度高等。然而，将硅MOSFET直接堆叠在GaN HEMT上方会带来重大的热挑战。本研究确定了三个主要的热问题：芯片之间的相互加热、散热路径受限以及焊料空洞导致的热退化。有限元分析（FEA）模拟表明，由于这些影响，堆叠式设计的峰值温度比横向设计大约高30%。模拟还显示，焊料空洞，尤其是硅MOSFET下方的焊料空洞，会干扰垂直热流并加剧热点的形成。通过使用定制制造的模块在重复开关操...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，该论文揭示的垂直堆叠共源共栅GaN功率模块技术对我们在光伏逆变器和储能系统领域的产品升级具有重要参考价值。垂直堆叠架构能够显著降低寄生电感、提升功率密度，这与我们追求高效率、小型化逆变器的产品路线高度契合，特别是在户用储能和工商业储能系统中，紧凑设计可直接转化为系统成本优势...
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