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基于硅基氮化镓HEMT的D波段功率放大，实现10 V下0.67 W/mm输出
GaN-on-Si HEMT for D-Band Power Amplification Demonstrating 0.67 W/mm at 10 V
作者未知 · IEEE Electron Device Letters · 2025年1月
本快报报道了一款硅基氮化镓（GaN-on-Si）高电子迁移率晶体管（HEMT）在D波段的功率放大情况。一款栅长（${L}_{g}$）为140纳米的硅基氮化铝/氮化镓/氮化铝镓（AlN/GaN/AlGaN）金属 - 绝缘体 - 半导体（MIS） - HEMT实现了最大漏极电流（${I}_{\textit {dmax}}$）为2.0安/毫米、最大跨导（${g}_{\textit {mmax}}$）为0.65西/毫米，以及截止频率（${f}_{T}$）/最高振荡频率（${f}_{\textit {ma...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项GaN-on-Si HEMT在D波段功率放大领域的突破具有重要的技术参考价值，尽管其直接应用场景与公司当前主营业务存在差异。 该研究展示的GaN-on-Si技术在123 GHz频段实现0.67 W/mm的功率密度，主要面向6G通信等sub-THz应用。对于阳光电源而言...
基于数字孪生的储能系统电池热管理优化与寿命预测
Reliability Issues and Degradation Mechanisms of p-GaN Gated E-Mode AlGaN/GaN Power HEMTs: A Critical Review
J. Ajayan · Asisa Kumar Panigrahy · Sachidananda Sen · Maneesh Kumar 等5人 · IEEE Access · 2025年1月
储能系统电池热管理对性能和寿命至关重要,传统控制策略缺乏预见性。本文提出基于数字孪生的热管理优化方法,通过实时热仿真和寿命预测模型优化冷却策略,延长电池循环寿命。
解读: 该数字孪生热管理技术可应用于阳光电源ST系列储能系统。通过虚实融合的热管理优化,提升电池一致性和循环寿命,降低热管理能耗,实现储能系统的精细化温度控制,为大规模储能电站提供智能热管理方案。...
通过双栅结构提升AlGaN/GaN HEMT的线性度以用于射频放大器应用
Enhanced linearity of AlGaN/GaN HEMTs via dual-gate configuration for RF amplifier applications
Haowen Guo · Wenbo Ye · Junmin Zhou · Yitian Gu 等6人 · Solid-State Electronics · 2025年1月 · Vol.227
摘要 本研究探讨了GaN双栅高电子迁移率晶体管（HEMT）在射频线性度方面的性能，重点分析其双音互调特性。采用双栅结构旨在通过降低反馈电容来改善线性度性能，反馈电容降至41.8 fF/mm，与传统的单栅HEMT相比降低了73%。该双栅器件在2.1 GHz频率下实现了23.5 dB的小信号增益，且该增益不随直流栅极偏置电压V_B的变化而改变。通过提高V_B可有效抑制互调失真，在漏极电压为20 V、V_B为3 V时，器件的输出三阶交调截点（OIP3）达到最高的30.1 dBm。此外，在V_DS为5 ...
解读: 该双栅极GaN HEMT技术通过降低73%反馈电容实现OIP3达30.1dBm的高线性度,对阳光电源功率器件应用具有重要价值。可应用于SG系列逆变器的GaN功率模块设计,降低谐波失真提升并网电能质量;适用于充电桩高频开关电源,减少EMI干扰;在ST储能变流器三电平拓扑中,双栅极结构可优化GaN器件开...
电荷俘获效应对GIT型GaN基HEMT器件的影响
The Influence of Charge Trapping Effects on GIT GaN-Based HEMTs
Yibo Ning · Huiying Li · Xsinyuan Zheng · Chengbing Pan 等5人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年9月
在本研究中，我们利用电容模式深能级瞬态谱（C - DLTS）研究了栅注入晶体管（GIT）氮化镓（GaN）基高电子迁移率晶体管（HEMT）在栅极过驱动应力下的退化行为以及深能级陷阱的演变。随着老化时间的增加，观察到阈值电压（<inline - formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"> <tex - math notation="LaTeX">$...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于GaN基HEMT器件电荷陷阱效应的研究具有重要的战略意义。GaN功率器件因其高频、高效、高功率密度特性，正成为光伏逆变器和储能变流器的核心技术方向，直接关系到我们产品的转换效率和系统可靠性提升。 该研究揭示了GIT型GaN器件在栅极过驱动应力下的退化机理，特别是阈...
多导电沟道MISHEMT器件对其模拟特性的影响
Influence of multiple MISHEMT conduction channels on its analog behavior
Bruno G.Canales · Bruno C.S.Sanches · Joao Antonio Martino · Eddy Simoen 等7人 · Solid-State Electronics · 2025年1月 · Vol.227
摘要 本文研究了MISHEMT器件（金属/氮化硅/AlGaN/AlN/GaN—金属-绝缘体-半导体高电子迁移率晶体管）的多个导电沟道对其基本直流（DC）和射频（RF）性能参数的影响。尽管大多数研究者将二维电子气（2DEG）沟道视为MISHEMT的主要导电通道，但本文表明，在某些器件中，其MOS沟道对不同射频参数的贡献至关重要。这一独特特性使得MISHEMT的射频参数同时依赖于栅源电压V<sub>GS</sub>和漏源电压V<sub>DS</sub>。2DEG沟道的最大可用增益（MAG）为15 d...
解读: 该MISHEMT双通道GaN器件研究对阳光电源功率器件应用具有重要价值。其MOS通道与2DEG通道协同工作可在宽VGS和VDS范围内保持高fT/fmax,MAG增益提升23dB,特别适用于SG系列逆变器和充电桩的高频开关应用。双通道特性可优化阳光三电平拓扑中GaN器件的动态性能,在宽负载范围保持高效...
p-GaN栅极HEMT在单粒子烧毁条件下载流子抽取相关失效机制的对比分析
Comparative Analysis of Carrier Extraction Related Failure Mechanisms in P-GaN HEMTs Under Single-Event Burnouts
作者未知 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年1月
本文通过基于 <inline-formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"> <tex-math notation="LaTeX">$181Ta^{{31}+}$ </tex-math></inline-formula> 离子辐射实验和 TCAD 仿真的对比分析，探讨了 p - GaN 栅高电子迁移率晶体管（HEMT）在单粒子烧毁（SEB）情况下与...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于p-GaN HEMT器件单粒子烧毁机制的研究具有重要的战略价值。GaN基功率器件凭借其高频、高效、高功率密度的特性，正成为光伏逆变器和储能变流器的核心技术方向，直接影响系统的转换效率和可靠性。 该研究通过辐射实验和TCAD仿真，系统揭示了载流子提取路径对器件抗辐射...
基于低频矢量网络分析仪和器件仿真研究GaN HEMTs在导通状态下漏极偏压对Y参数的影响
Study on drain bias dependence of Y-parameters under on-state condition in GaN HEMTs using low-frequency vector network analyzer and device simulation
Toshiyuki Oishi · Ken Kudar · Yutaro Yamaguchi · Shintaro Shinjo 等7人 · Solid-State Electronics · 2025年1月 · Vol.230
本文通过实验结果与器件仿真相结合的方法，研究了氮化镓高电子迁移率晶体管（GaN HEMTs）在导通状态下低频Y参数随漏极电压的变化特性。利用矢量网络分析仪，在栅极电压为0 V、漏极电压从3 V到30 V、温度范围从室温至120摄氏度的条件下，系统地测量了频率范围为10 Hz至100 MHz的宽带Y参数。在Y22和Y21的虚部（Im）中观察到六个具有峰值的信号。这些峰值被分为两类：一类出现在约5 MHz附近，在阿伦尼乌斯图中呈现负斜率；另一类出现在150 kHz以下，其激活能可通过阿伦尼乌斯图估算...
解读: 该GaN HEMT低频Y参数特性研究对阳光电源功率器件应用具有重要价值。研究揭示的自热效应(5MHz峰)和陷阱效应(150kHz以下峰)机理,可直接应用于EV驱动系统中GaN器件的热管理优化和可靠性设计。通过Y参数频域分析技术,可改进OBC充电机和电机驱动器中GaN开关的动态特性建模,优化三电平拓扑...
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...
通过层状C/Fe掺杂GaN缓冲层提升GaN HEMT的击穿电压和射频功率特性
Improved Breakdown Voltage and RF Power Characteristics of GaN HEMTs by Layered C/Fe-Doped GaN Buffer
Qian Yu · Meng Zhang · Ling Yang · Zou Xu 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年8月
本文提出了一种创新的层状氮化镓（GaN）缓冲层结构。该结构上层为低浓度碳（C）掺杂层，下层为铝镓氮/氮化镓（AlGaN/GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）中常用的铁（Fe）掺杂氮化镓缓冲层。在抑制铁掺杂拖尾效应的同时，氮化镓高电子迁移率晶体管的击穿电压从128 V提高到了174 V。由于铁掺杂拖尾效应得到抑制，晶体管的迁移率和跨导（<inline-formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http:...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于分层C/Fe掺杂GaN缓冲层的HEMT技术突破具有重要的战略价值。该技术通过创新的双层掺杂结构，将器件击穿电压从128V提升至174V，同时显著改善了跨导和载流子迁移率，这对我们在高功率密度逆变器和储能变流器领域的产品升级具有直接意义。 在光伏逆变器应用中，更高的...
超宽禁带半导体器件的新兴热学计量技术
Emerging thermal metrology for ultra-wide bandgap semiconductor devices
Van De Walle · El Sachat · Sotomayor Torres · De La Cruz 等6人 · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.126
β-Ga2O₃、AlN、AlGaN和金刚石等超宽禁带（UWBG）半导体材料因其优异的电子特性，成为高功率、高频器件的关键候选材料。然而，除金刚石和AlN外，这些材料普遍具有较低的热导率，难以满足高功率密度下的散热需求，带来严峻的热管理挑战。因此，亟需结合新型器件结构的先进热管理方案以抑制器件峰值温度过度升高。同时，具备高空间和时间分辨率的精确器件级热表征技术对于验证和优化热设计、提升器件性能与可靠性至关重要。本文综述了当前应用于UWBG半导体器件的主要热学计量方法。
解读: 该超宽禁带半导体热学计量技术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光伏逆变器中，SiC/GaN等宽禁带器件的热管理直接影响系统功率密度和可靠性。文中提出的高时空分辨率热表征方法可用于优化PowerTitan储能系统的三电平拓扑功率模块设计，精确定位热点并验证散热方案。对于15...
一种基于SiC衬底、采用钨栅的高性能p沟道GaN MESFET，在525 K下工作并具有高ION/IOFF比
A Performance-Enhanced p-Channel GaN MESFET With Tungsten Gate and High ION/ IOFF Ratio on SiC Substrate Operational at 525 K
Huake Su · Tao Zhang · Shengrui Xu · Yachao Zhang 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年7月
在本文中，首次展示了一种基于碳化硅（SiC）衬底的常关型 p 沟道氮化镓（GaN）金属 - 半导体场效应晶体管（MESFET），其具有高的 <inline-formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"> <tex-math notation="LaTeX">${I}_{\text {ON}}$ </tex-math></inline-formula...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项p沟道GaN MESFET技术具有重要的战略参考价值。该技术实现了常关型p沟道器件，结合n沟道器件可构建互补型CMOS架构，这为我们在光伏逆变器和储能变流器中追求更高功率密度和效率提供了新的技术路径。 该器件在SiC衬底上实现了3.3×10⁷的超高开关比和83 mV/...
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 · 2024年12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（<inline - formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"> <tex - math notation="LaTeX">${...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于AlN插入层的增强型p沟道GaN MOSFET技术具有重要的战略意义。当前我们的光伏逆变器和储能变流器主要采用n沟道功率器件，而该技术突破为实现GaN基互补金属氧化物半导体（CMOS）架构提供了关键的p沟道器件解决方案。 该技术的核心价值在于显著改善的器件性能参数...
负栅压关态下p-GaN HEMT重离子辐照硬度的实验研究
Experimental Study of Heavy Ion Irradiation Hardness for p-GaN HEMTs Under Off-State With Negative Gate Voltage
Xintong Xie · Shuxiang Sun · Jingyu Shen · Renkuan Liu 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年2月
本研究首次证明，关态时施加负栅极电压（<inline-formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"> <tex-math notation="LaTeX">${V} _{\text {GS}}$ </tex-math></inline-formula>）可提高 100 V 增强型 p 型氮化镓高电子迁移率晶体管（E - mode p - GaN H...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于p-GaN HEMT器件抗辐射加固技术的研究具有重要的战略参考价值。GaN基功率器件因其高频、高效、高功率密度特性，正逐步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。 该研究首次验证了在关断状态下施加负栅压可显著提升p-GaN HEMT的抗单粒子效应能力，...
650-V肖特基p型GaN HEMT在反向导通应力下的可靠性评估
Reliability Assessment of 650-V Schottky p-GaN HEMTs Under Reverse Conduction Stress
M. Millesimo · C. Fiegna · S. A. Smerzi · F. Iucolano 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年6月
基于氮化镓（GaN）的高电子迁移率晶体管（HEMT）能够在反向导通模式下高效运行，无需本征反并联二极管，从而降低了功率损耗并实现了更高的开关频率。本研究针对具有不同栅极几何形状的器件，探究了肖特基p - GaN栅极HEMT（SP - HEMT）在反向导通模式下的退化机制。研究评估了阈值电压漂移（$\Delta {V}_{\text {TH}}$）、导通电阻漂移（$\Delta {R}_{\text {ON}}$）以及器件在一系列温度（$10~^{\circ }$C 至 $175~^{\circ ...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于650V肖特基p-GaN HEMT器件反向导通可靠性的研究具有重要的战略意义。GaN功率器件凭借其无需反并联二极管即可高效反向导通的特性，能够显著降低功率损耗并提升开关频率，这与我们在光伏逆变器和储能变流器领域追求的高效率、高功率密度目标高度契合。 该研究揭示的两...
通过漏极侧薄p-GaN结构设计抑制蓝宝石基1200 V增强型GaN HEMT的动态电阻退化
Suppression of Dynamic Resistance Degradation in 1200-V GaN-on-Sapphire E-Mode GaN HEMTs by Drain-Side Thin p-GaN Design
Wenfeng Wang · Feng Zhou · Junfan Qian · Can Zou 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年2月
动态电阻退化受陷阱效应影响显著，是横向AlGaN/GaN功率器件在高压高频应用中的关键挑战。本文提出一种具有漏极侧薄p-GaN（DST）结构的增强型p-GaN栅HEMT。DST结构通过从漏极侧p-GaN注入空穴抑制动态电阻退化，同时减薄p-GaN层可显著改善导通态电流特性。该减薄工艺与源/漏欧姆接触刻蚀同步进行，兼容现有工艺平台。电路级测试表明，蓝宝石基DST-HEMT在1200 V关断偏压下动态电阻退化极小，性能媲美垂直GaN-on-GaN器件，并展现出优良的动态开关能力，凸显其在高压大功率应...
解读: 该漏极侧薄p-GaN技术对阳光电源功率器件应用具有重要价值。DST-HEMT在1200V高压下实现极低动态电阻退化，可直接应用于ST系列储能变流器和SG系列1500V光伏逆变器的功率模块设计，提升高频开关性能。相比传统GaN器件，该技术通过空穴注入抑制陷阱效应，改善导通损耗，可优化三电平拓扑效率。蓝...
通过镁掺杂工程平衡p-GaN栅极HEMT的阈值电压与导通电阻
Balancing Threshold Voltage and On-Resistance of p-GaN Gate HEMTs via Mg Doping Engineering
Zhanfei Han · Xiangdong Li · Jian Ji · Tao Zhang 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年8月
金属有机化学气相沉积（MOCVD）腔室中外延生长期间镁（Mg）的外扩散，给同时实现合适的阈值电压 <inline-formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"> <tex-math notation="LaTeX">${V}_{\text {TH}}$ </tex-math></inline-formula> 和导通电阻 <inline-formu...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项p-GaN栅极HEMT器件的Mg掺杂工程技术具有重要的战略价值。该研究通过在p-GaN帽层与AlGaN势垒层之间插入5nm GaN中间层，成功实现了阈值电压（2.25V）与导通电阻（9.04Ω·mm）的优化平衡，这直接契合了我们在光伏逆变器和储能变流器中对高性能功率器件...
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。 ...
基于碳化硅、硅和蓝宝石衬底的氮化镓高电子迁移率晶体管的最大、有效和平均热阻
Maximum, effective, and average thermal resistance for GaN-based HEMTs on SiC, Si and sapphire substrates
Kaushik Shivanand Powar · Venkata Komalesh Tadepalli · Vaidehi Vijay Painter · Raphael Sommet 等6人 · Solid-State Electronics · 2025年1月 · Vol.227
摘要 本文采用TCAD仿真方法，报道了在碳化硅（SiC）、硅（Si）和蓝宝石衬底上的AlGaN/GaN和InAlN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMTs）的最大、有效和平均热阻（RTH）。在验证了仿真的I-V特性之后，通过自加热（SH）引起的沟道温度升高（ΔT）随耗散功率（PD）变化的关系曲线提取热阻RTH。最大热阻（RTHmax）决定了HEMT在较高功耗下的可靠性，因此提取了沟道峰值温度（Tmax）。将仿真的ΔTmax-PD曲线与文献中每种HEMT结构的结果进行了比较。所估算的RTHmax与已...
解读: 该GaN HEMT热阻分析技术对阳光电源功率器件应用具有重要价值。研究揭示SiC基底GaN器件具有最优热管理性能,可指导SG系列光伏逆变器和ST储能PCS的功率模块设计优化。通过精确区分最大、有效和平均热阻,能提升三电平拓扑中GaN/SiC器件的可靠性评估精度,优化散热设计裕量。该TCAD仿真方法可...
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