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功率GaN HEMT器件阈值电压不稳定性测量电路
Threshold Voltage Instability Measurement Circuit for Power GaN HEMTs Devices
Rustam Kumar · Suvendu Samanta · Tian-Li Wu · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年6月
p-GaN栅极GaN HEMT器件是实现功率电子应用中常关型操作的首选，但其存在阈值电压不稳定性问题。传统曲线追踪仪无法提供小于500μs的短脉冲，难以准确表征该特性。本文提出了一种新型测量电路，能够实现更短脉冲下的阈值电压不稳定性表征。
解读: 随着阳光电源在户用光伏逆变器及小型化充电桩产品中对高功率密度和高效率的需求日益增长，GaN器件的应用前景广阔。阈值电压不稳定性是影响GaN器件长期可靠性的关键因素。该研究提出的短脉冲测量技术，对于阳光电源研发团队评估GaN器件在实际高频开关工况下的老化特性、优化驱动电路设计以及提升产品可靠性具有重要...
一种基于米勒钳位电路的GaN HEMT串扰抑制新方法
A Novel Crosstalk Suppression Method With Miller Clamp Circuit for GaN HEMTs
Tianci Wang · Chuang Bi · Siyong Luo · Fan Li 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年3月
氮化镓（GaN）功率器件凭借高开关速度和低导通损耗，显著提升了开关变换器的效率与功率密度。然而，其高开关速度和低阈值电压特性也使其易受桥臂串扰影响。本文提出了一种新型米勒钳位电路，旨在有效抑制GaN器件的串扰问题，提升系统运行可靠性。
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器件的应用成为技术演进的重要方向。该研究提出的米勒钳位电路能有效解决GaN器件在高频开关下的串扰误导通问题，直接提升逆变器桥臂的可靠性。建议研发团队在下一代高频化、小型化组串式逆变器及微型逆变器设计中引入该抑制方案，以在保...
适用于低温环境的氮化镓高电子迁移率晶体管精确开关瞬态解析模型
An Accurate Analytical Switching Transient Model for GaN HEMT Operating at Cryogenic Temperature
Yanjie He · Zilong Chen · Yukun Zhang · Yudong Wang 等7人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年10月 · Vol.14
本文建立了适用于低温（143K/203K）环境的GaN HEMT开关瞬态解析模型，综合考虑温度依赖的I-V特性、电压相关寄生电容及反向有源区串扰效应。实验验证显示，开通/关断损耗误差分别低于6%/9%，时间误差低于7%/10%，证实其在低温下开关速度提升、损耗降低的机理。
解读: 该模型对阳光电源面向极端环境（如高海拔、极地光伏电站或太空能源系统）的下一代高效功率模块研发具有重要参考价值。尤其可支撑ST系列PCS及PowerTitan储能系统中GaN基双向变换器的低温损耗精准预测与热管理优化；建议在组串式逆变器高频化升级路径中开展GaN HEMT低温工况实测对标，并纳入iSo...
氧等离子体与后退火辅助表面氧化实现高阈值电压E型p-GaN HEMTs
Oxygen plasma and post-annealing assisted surface oxidation for high- _V_ th E-mode _p_-GaN HEMTs
Mao Jia · Bin Hou · Ling Yang · Zhiqiang Xue 等5人 · Applied Physics Letters · 2025年5月 · Vol.126
本文提出了一种结合氧等离子体处理与后退火工艺的表面氧化方法，用于制备高阈值电压（_V_th）的增强型p-GaN栅高电子迁移率晶体管（E-mode _p_-GaN HEMTs）。通过氧等离子体在p-GaN表面形成可控的氧化层，再经氮气氛围下高温退火优化界面质量，有效提升了栅介质与p-GaN间的界面特性，增强了Mg受主激活。该方法实现了稳定的增强型工作特性，阈值电压高达2.9 V，并显著降低了栅泄漏电流。研究为高性能E-mode HEMT器件的可控制备提供了可行方案。
解读: 该高阈值电压E型p-GaN HEMT技术对阳光电源的功率变换产品具有重要应用价值。通过氧等离子体和退火工艺提升的2.9V阈值电压，可显著改善GaN器件的开关特性和可靠性，特别适合应用于ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的高频化设计。降低的栅极漏电流有助于提升系统效率，对车载OBC等对功率密度要求...
基于沟道耗尽行为的蓝宝石衬底AlGaN/GaN MIS-HEMT多场板缺陷诊断
Defect Diagnosis of AlGaN/GaN MIS-HEMTs With Multiple Field Plates Based on the Channel Depletion Behavior
Youyang Wang · Jingwen Guan · Liyan Huang · Yu Sun 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年11月
本文研究了蓝宝石衬底上具有三重场板结构的耗尽型AlGaN/GaN金属-绝缘体-半导体高电子迁移率晶体管的沟道耗尽行为，并分析了器件中的缺陷态。通过高压栅极和漏极电容-电压（CV）测量，结合电容分布模型与TCAD仿真，揭示了AlGaN/GaN界面及GaN沟道层中二维电子气（2DEG）的逐级耗尽机制。时间相关恢复测试与CV滞后测量表征了电压应力对缺陷态的影响，频变和温变CV测量进一步揭示了AlGaN与GaN层中的深能级缺陷及温度诱导的2DEG扩散效应。研究结果为高应力与高温环境下GaN HEMT的结...
解读: 该GaN MIS-HEMT缺陷诊断技术对阳光电源功率器件应用具有重要价值。研究揭示的沟道耗尽机制与深能级缺陷特性，可直接指导ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器中GaN器件的选型与可靠性评估。多场板结构的高压特性分析为1500V光伏系统和大功率储能系统的GaN器件应用提供设计依据。时间相关恢复测试...
GaN HEMT损耗分布、分析与测量技术综述
Review of Loss Distribution, Analysis, and Measurement Techniques for GaN HEMTs
Jacob Gareau · Ruoyu Hou · Ali Emadi · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年7月
近年来，电力电子系统追求更高效率与功率密度，以硅（Si）为基础的器件已接近材料极限。氮化镓（GaN）等宽禁带半导体因具备更快的开关速度，成为提升系统性能的关键。本文综述了GaN HEMT器件的损耗分布、分析方法及测量技术，为高性能电力电子变换器的设计提供了理论支撑。
解读: GaN器件是实现光伏逆变器和储能系统高功率密度的核心驱动力。对于阳光电源的户用光伏逆变器及小型化充电桩产品线，引入GaN技术可显著降低开关损耗，减小磁性元件体积，从而提升整体效率。建议研发团队关注文中提到的损耗测量技术，以优化高频化拓扑下的热管理设计。在PowerStack等储能产品中，虽然目前以S...
负偏压下阈值电压不稳定性和具有铁电电荷俘获栅堆叠的GaN三栅HEMT器件的栅极可靠性
Negative bias threshold voltage instability and gate reliability in GaN tri-gate HEMTs with ferroelectric charge-trap gate stack
Rahul Rai · Khanh Quoc Nguyen · Hung Duy Tran · Viet Quoc Ho · Applied Physics Letters · 2025年9月 · Vol.127
本文研究了采用铁电电荷俘获栅堆叠的GaN三栅高电子迁移率晶体管（HEMT）在负偏压应力下的阈值电压不稳定性及栅极可靠性。实验结果表明，负栅偏压导致显著的阈值电压漂移，主要源于栅介质中电荷俘获态的动态响应及铁电层的极化翻转。通过温度依赖性和时间演化分析，揭示了界面态和体陷阱的协同作用机制。该工作为理解高密度电荷俘获栅堆叠中的可靠性退化机理提供了依据，并对增强型GaN功率器件的稳定性优化具有指导意义。
解读: 该研究对阳光电源的GaN功率器件应用具有重要参考价值。铁电电荷俘获栅堆叠结构的阈值电压稳定性问题直接影响SG系列高频逆变器和ST系列储能变流器的可靠性。研究发现的界面态和体陷阱协同作用机理,有助于优化我司新一代GaN器件的栅极设计,提升产品稳定性。特别是对1500V大功率系统和车载OBC等高频应用场...
硅基氮化镓高电子迁移率晶体管中的动态导通电阻：起源、依赖性及未来表征框架
Dynamic on-Resistance in GaN-on-Si HEMTs: Origins, Dependencies, and Future Characterization Frameworks
Grayson Zulauf · Mattia Guacci · Johann W. Kolar · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年6月
本文探讨了GaN HEMT器件中存在的动态导通电阻（dRon）现象，即器件开启瞬间的导通电阻高于直流稳态值。该现象会导致传导损耗显著增加，但现有文献对其严重程度的评估存在较大差异。文章分析了dRon的物理起源与影响因素，并提出了标准化的表征框架，旨在解决行业内对该效应评估不一致的问题。
解读: 随着阳光电源在户用光伏逆变器及小型化充电桩产品中对高功率密度要求的提升，GaN器件的应用潜力巨大。dRon效应直接影响功率模块的转换效率与热稳定性，是制约GaN在高频、高压场景下可靠应用的关键瓶颈。建议研发团队参考文中的表征框架，建立针对GaN功率模块的动态损耗评估标准，优化驱动电路设计以抑制dRo...
ZVS Buck变换器的多时间尺度分析模型
A Multitime-Scale Analytical Model of ZVS Buck Converter
Mengjia Wei · Quanming Luo · Jian Chen · Xinyue Zhang 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年9月
本文提出了一种针对基于低压eGaN HEMT的零电压开关（ZVS）Buck变换器的多时间尺度分析建模方法。该模型综合考虑了寄生电感、非线性结电容及非线性跨导等因素，详细探讨了开关稳态与瞬态模式，为提升高频功率变换器的设计精度提供了理论支撑。
解读: 该研究聚焦于GaN器件在Buck电路中的高频建模，对阳光电源的户用光伏逆变器及充电桩业务具有重要参考价值。随着功率密度要求的提升，GaN等宽禁带半导体在小功率变换器中的应用日益广泛。该多时间尺度建模方法有助于优化阳光电源产品中DC-DC级的设计，通过精确预测开关瞬态过程，可有效降低开关损耗、优化EM...
一种集成闭环控制的400V双相串联电容Buck变换器GaN集成电路
A 400 V Dual-Phase Series-Capacitor Buck Converter GaN IC With Integrated Closed-Loop Control
Samantha K. Murray · Avram Kachura · Olivier Trescases · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年8月
氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）在100V以上应用中具有优于硅基LDMOS的品质因数。随着GaN制造工艺的进步，单片集成技术得以实现，将传感、保护和控制电路与高压GaN HEMT集成在同一芯片上，显著提升了功率变换器的集成度和性能。
解读: 该技术展示了GaN器件在单片集成控制与高压转换方面的潜力，对阳光电源的户用光伏逆变器及电动汽车充电桩业务具有参考价值。随着功率密度要求的不断提高，将控制逻辑与GaN功率级集成可显著减小PCB面积并降低寄生参数。建议研发团队关注GaN IC在小功率DC-DC变换模块中的应用，以提升户用储能系统及充电桩...
一种基于电荷分析的常关型p-GaN/AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管漏极电流模型
An Analytical Charge-Based Drain Current Model for Normally-off p-GaN/AlGaN/GaN HEMTs
Nadim Ahmed · Azwar Abdulsalam · Sudhiranjan Tripathy · Gourab Dutta · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年4月
本文提出了一种基于物理的常开型 p - GaN/AlGaN/GaN 高电子迁移率晶体管（HEMT）漏极电流解析模型。该核心模型尚属首次提出，它源自二维电子气（2DEG）的统一函数，涵盖了器件的所有工作区域。所提出的漏极电流模型通过我们的实验数据以及现有文献中涵盖广泛器件参数、各种栅极和漏极偏置条件下的结果进行了严格验证。值得注意的是，所提出的漏极电流模型无需进行数值求解，并且其基于物理的建模方法减少了参数数量。此外，该漏极电流模型符合标准的贡贝尔对称性测试。
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这篇关于常关型p-GaN/AlGaN/GaN HEMT器件漏极电流解析模型的研究具有重要的战略意义。GaN功率器件凭借其高开关频率、低导通电阻和优异的热性能，正成为光伏逆变器和储能变流器等核心产品的关键技术突破点。 该研究提出的基于物理机制的二维电子气（2DEG）统一函数...
兆赫兹工作条件下GaN HEMT E类功率放大器的优化研究
On the Optimization of a Class-E Power Amplifier With GaN HEMTs at Megahertz Operation
Kawin North Surakitbovorn · Juan M. Rivas-Davila · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年4月
随着宽禁带半导体器件的普及及对高效率功率放大器需求的增长，E类功率放大器重新受到学术界关注。尽管GaN HEMT在兆赫兹高频运行下表现出色，但其输出电容（Coss）在高频下会产生额外的损耗。本文旨在探讨并优化该类器件在高频应用中的性能表现。
解读: 该研究聚焦于GaN器件在高频（MHz）下的损耗特性与拓扑优化。对于阳光电源而言，虽然目前主流光伏逆变器和储能变流器（如PowerTitan、组串式逆变器）多工作在kHz量级以平衡效率与成本，但随着功率密度要求的不断提升，高频化是未来小型化逆变器及车载充电桩（OBC）的重要趋势。建议研发团队关注GaN...
基于硅衬底的E模AlN/GaN HEMT在3.6 GHz下实现80.4%功率附加效率用于低电源电压射频功率应用
E-Mode AlN/GaN HEMTs on Si With 80.4% PAE at 3.6 GHz for Low-Supply-Voltage RF Power Applications
Guangjie Gao · Zhihong Liu · Lu Hao · Fang Zhang 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2024年11月
在硅衬底上制备了具有 160 纳米 T 形凹槽栅的增强型（E 型）AlN/GaN 高电子迁移率晶体管（HEMT）。所制备的器件阈值电压（${V}_{\text {TH}}$）为 +0.35 V，最大漏极电流（${I}_{\text {DMAX}}$）为 1.58 A/mm，导通电阻（${R}_{\text {ON}}$）低至 1.8 Ω·mm，峰值跨导（${G}_{\text {MMAX}}$）超过 580 mS/mm。截止频率（${f}_{\text {T}}$）达到 85 GHz，最大振荡频...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项增强型AlN/GaN HEMT技术展现出显著的战略价值。该器件在低供电电压（6V）下实现80.4%的功率附加效率（PAE），这一突破性指标直接契合我们光伏逆变器和储能变流器对高效功率转换的核心需求。 技术优势方面，该器件的正阈值电压（+0.35V）实现了常关特性，这对...
具有超薄势垒结构的6英寸高压GaN基增强型HEMT：界面质量及其可靠性
6-in. high-voltage GaN-based E-mode HEMTs with ultrathin barrier structures: Interface quality and its reliability
Nan Sun · Ronghua Wang · Runxin Microelectronics Corporation · Wuxi China Resources Huajing Microelectronics Corporation 等6人 · Applied Physics Letters · 2025年3月 · Vol.126
本文报道了基于6英寸硅衬底的高压增强型GaN高电子迁移率晶体管（E-HEMT），采用超薄势垒层结构。通过优化界面控制与材料生长工艺，显著提升了异质结界面质量，有效降低了界面态密度并改善了二维电子气特性。器件表现出优异的击穿电压与导通电阻平衡特性，并在高温反向偏压应力下展现出良好的长期可靠性，界面退化机制被系统分析。该研究为高性能、高可靠GaN功率器件的规模化制造提供了技术支撑。
解读: 该研究的超薄势垒GaN E-HEMT技术对阳光电源的功率变换产品具有重要应用价值。6英寸晶圆规模化制造工艺可降低GaN器件成本,有利于在SG系列逆变器和ST系列储能变流器中推广应用。优化的界面质量和可靠性特性可提升产品在高温、高压工况下的稳定性,特别适合PowerTitan等大功率储能系统。器件优异...
基于银烧结工艺的GaN HEMT三维集成功率模块
A 3-D Integrated Power Module of GaN HEMTs Based on Silver Sintering Processes
Zezheng Dong · Haidong Yan · Yinxiang Fan · Xinke Wu 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年3月
本文提出了一种GaN HEMT的三维集成封装方法。通过将柔性PCB集成到GaN芯片上实现重布线层（RDL），扩大了电极面积及间距。该结构将GaN芯片夹在多层PCB与活性金属钎焊（AMB）基板之间，并利用银烧结工艺提升了模块的散热与电气性能。
解读: 该技术对阳光电源的高功率密度产品线具有重要参考价值。随着光伏逆变器和储能变流器（如PowerTitan系列）向更高功率密度演进，GaN等宽禁带半导体的应用是提升效率的关键。该三维封装方案通过银烧结和RDL技术有效解决了GaN器件在高频下的寄生参数和散热瓶颈，有助于减小逆变器体积并提升系统效率。建议研...
基于多波长激光的瞬态热反射法监测GaN HEMT沟道温度
Multiwavelength Laser-Based Transient Thermoreflectance for Channel-Temperature Monitoring of GaN HEMTs
Yali Mao · Haochen Zhang · Yunliang Ma · Hongyue Wang 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年6月
针对GaN器件缺乏高时空分辨率沟道温度表征手段的问题，本文提出了一种基于多波长激光的瞬态热反射技术（MWL-TTR）。通过320nm连续激光监测沟道温度，532nm连续激光监测金属触点温度，实现了对GaN HEMT器件热特性的精准测量。
解读: 随着阳光电源在户用及工商业光伏逆变器中对功率密度要求的不断提升，GaN等宽禁带半导体器件的应用潜力巨大。该技术提供了一种高精度的沟道温度监测手段，有助于深入分析GaN器件在极端工况下的热失效机理，从而优化逆变器功率模块的热设计与散热布局。建议研发团队关注该测试方法，将其引入功率器件的可靠性验证流程，...
谐振变换器中eGaN HEMT的三电平栅极驱动器
Three-Level Gate Drivers for eGaN HEMTs in Resonant Converters
Zhi-Liang Zhang · Zhou Dong · Dong-Dong Hu · Xue-Wen Zou 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年7月
针对商用eGaN HEMT栅极驱动器在ZVS条件下忽视高反向导通电压的问题，本文提出了一种用于eGaN控制HEMT的三电平栅极驱动器。通过引入中间电平电压，有效降低了反向导通电压，提升了器件在谐振变换器中的运行效率与可靠性。
解读: 该技术对阳光电源的户用光伏逆变器及微型逆变器产品线具有重要参考价值。随着功率密度要求的提升，GaN器件在高效DC-DC变换级中的应用日益广泛。该三电平驱动方案能有效解决GaN器件在ZVS软开关过程中的反向导通损耗及电压应力问题，有助于提升阳光电源下一代高频、高效率逆变器及充电桩模块的功率密度。建议研...
一种基于SenseHEMT的GaN功率HEMT集成过流保护电路
An Integrated GaN Overcurrent Protection Circuit for Power HEMTs Using SenseHEMT
Wan Lin Jiang · Samantha Kadee Murray · Mohammad Shawkat Zaman · Herbert De Vleeschouwer 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年8月
GaN功率高电子迁移率晶体管（HEMT）具有极快的开关速度，但过流耐受能力较弱，要求过流保护（OCP）电路响应时间小于0.5微秒。得益于高压GaN集成平台的发展，将数字和模拟电路与GaN功率器件单片集成成为可能。本文提出了一种基于SenseHEMT的集成化过流保护方案，旨在提升GaN器件在高速开关应用中的可靠性。
解读: 该技术对阳光电源的户用光伏逆变器及小型化储能产品线具有重要参考价值。随着GaN器件在高效、高频化逆变器中的应用普及，其脆弱的短路耐受能力是制约可靠性的核心瓶颈。本文提出的集成化OCP方案能够实现亚微秒级快速响应，有助于提升阳光电源下一代高功率密度逆变器及微型逆变器的系统安全性。建议研发团队关注GaN...
垂直结构氮化镓鳍式结型场效应管
Fin JFET）短路鲁棒性的突破
Ruizhe Zhang · Jingcun Liu · Qiang Li · Subhash Pidaparthi 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年6月
当前商用氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）短路鲁棒性不足，在400V总线电压下短路耐受时间通常小于1μs，远低于汽车动力总成要求的10μs以上。本文展示了一种垂直结构GaN Fin JFET，通过器件结构创新显著提升了短路耐受能力，为GaN器件在高性能电力电子系统中的应用提供了新路径。
解读: 该研究针对GaN器件短路耐受力弱这一行业痛点，提出了垂直结构GaN Fin JFET方案。对于阳光电源而言，该技术若实现商业化，将极大提升公司在电动汽车充电桩及高功率密度光伏逆变器中的竞争力。特别是在户用光伏逆变器和充电桩产品线中，利用高鲁棒性的GaN器件可进一步减小磁性元件体积，提升整机效率与可靠...
基于多组双脉冲测试的GaN功率HEMT正向/反向导通动态导通电阻表征
Dynamic On-Resistance Characterization of GaN Power HEMTs Under Forward/Reverse Conduction Using Multigroup Double Pulse Test
Zonglun Xie · Xinke Wu · Zezheng Dong · Jiahui Sun 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年2月
在无桥PFC变换器和逆变器中，GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）在正向和反向导通模式下工作，其动态导通电阻（RON）表现可能存在差异。尽管正向导通下的动态RON研究已较为成熟，但反向导通模式下的动态RON仍需全面评估。本文提出了一种基于多组双脉冲测试的方法，用于表征GaN器件在两种导通模式下的动态RON行为。
解读: GaN器件作为宽禁带半导体，在阳光电源的高功率密度户用逆变器及小型化充电桩产品中具有重要应用潜力。该研究揭示了GaN在反向导通模式下的动态特性，对优化PFC电路及双向变换器的效率和可靠性设计至关重要。建议研发团队在开发下一代高频、高效率逆变器时，参考该测试方法评估GaN器件在复杂工况下的损耗，以提升...
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