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通过降低导通电阻的新方法单片集成GaN微LED与HEMT
Monolithically Integrating GaN MicroLEDs on HEMTs With a New Approach for Lower On-Resistance
Ran Zhang · Hongping Liu · Yuefei Cai · IEEE Electron Device Letters · 2025年7月
高电子迁移率晶体管（HEMT）驱动的微型发光二极管（microLED）在用于可见光通信、微显示和生物传感等领域的电压可控发光方面已有大量报道。现有的集成方法基于采用选择性区域生长法的n - 氮化镓（n - GaN）/二维电子气（2DEG）互连方案。由于微型发光二极管与高电子迁移率晶体管之间互连界面的面积有限，以及高电子迁移率晶体管缓冲层表面蚀刻损伤导致选择性外延生长质量不佳，集成器件存在导通电阻相对较大和电流扩展较差的问题。本文提出了一种将高电子迁移率晶体管与微型发光二极管集成的新方法。该方法无...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项GaN HEMT与microLED单片集成技术虽然当前主要应用于可见光通信、微显示等领域，但其底层技术突破对我司功率电子产品具有重要的潜在价值。 该技术的核心创新在于优化了GaN器件的集成工艺，通过在AlGaN/GaN HEMT表面直接选择性外延生长microLED，...
低温电力电子中单极性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9月
氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）和硅MOSFET在低温环境下导通损耗显著降低，因此在航空航天领域备受关注。然而，低温环境会导致一种此前被忽视的安全关键现象——热失控，本文对此进行了深入探讨。
解读: 该研究探讨了宽禁带半导体（GaN）在极端低温下的热失控机制，这对阳光电源未来探索高海拔、极寒地区（如高寒山区光伏电站或特殊环境储能项目）的电力电子设计具有参考意义。虽然目前阳光电源的主流产品（如PowerTitan、组串式逆变器）多运行于常规环境，但随着公司向航空电源或极端环境能源系统拓展，理解Ga...
用于GaN HEMT桥式电路串扰抑制的高频三电平栅极驱动器
High-Frequency Three-Level Gate Driver for GaN HEMT Bridge Crosstalk Suppression
Xiaonan Wang · Ming Tao · Jing Xiao · Deng Luo 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年1月
为抑制氮化镓（GaN）桥式电路中的串扰问题，本文提出了一种新型高频三电平栅极驱动器（HFTGD），实现了高达5MHz开关频率下的串扰抑制。该驱动器通过电容-二极管电路产生负压，有效防止了正向串扰引起的器件误导通。
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器件的应用成为提升效率和减小体积的关键。该文章提出的高频三电平栅极驱动技术，能够有效解决GaN在高频开关下的串扰误导通问题，对提升公司新一代高频化、小型化逆变器及充电桩产品的可靠性具有重要参考价值。建议研发团队关注该驱动架...
一种紧凑型高可靠性氮化镓HEMT使能的可切换带通滤波器
A Compact and Robust GaN HEMT-Enabled Switchable Bandpass Filter for Integrated RF Systems
作者未知 · IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology · 2025年6月
本文提出了一种高度小型化的基于氮化镓高电子迁移率晶体管（GaN HEMT）的X波段可切换带通滤波器。该滤波器采用碳化硅基氮化镓（GaN-on-SiC）单片微波集成电路（MMIC）技术，在保持高性能和高集成能力的同时实现了小型化。提出了一种采用耦合线结构的带通滤波器拓扑，以实现低插入损耗（IL）和高功率处理能力。基于HEMT的开关单元可通过直流（DC）偏置调整来调节传输零点（TZ），并实现导通和关断状态之间的切换。所提出的可切换滤波器已完成制作和测试，其芯片尺寸小（0.6毫米×0.855毫米），3...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于GaN HEMT的可开关带通滤波器技术虽然主要面向射频通信领域，但其核心技术路径与我们在功率电子领域的发展方向存在显著的技术协同性。 首先，该技术采用的GaN-on-SiC MMIC工艺与阳光电源在高功率密度逆变器中推进的GaN功率器件应用具有材料体系的相通性。G...
一种基于高阶时间导数非线性电流分量与先进神经网络算法的高效开关电流GaN HEMT模型
A High-Efficiency Switching Current Model for Power GaN HEMT Based on High-Order Time-Derivative Nonlinear Current Components and Advanced Neural Network Algorithms
Huikai Chen · Shulong Wang · Liutao Li · Hao Zhou 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年9月
GaN HEMT因其优异的功率和频率特性在电力电子领域得到广泛应用。准确高效的器件模型对电路设计至关重要。本文提出了一种基于电流时间导数分量的新型建模方法，结合先进的静态和循环神经网络概念，实现了对GaN器件开关特性的高精度模拟。
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高功率密度要求的提升，GaN器件的应用已成为技术迭代的重要方向。该研究提出的基于神经网络的GaN高精度建模方法，能够有效解决传统物理模型在高速开关过程中的计算复杂性与精度平衡问题。建议研发团队将其应用于iSolarCloud智能运维平台下的数字孪生仿真...
考虑多参数相关效应的GaN E-HEMT桥臂串扰解析模型与安全工作区分析
Analytical Model and Safe-Operation-Area Analysis of Bridge-Leg Crosstalk of GaN E-HEMT Considering Correlation Effect of Multi-Parameters
Yushan Liu · Xuyang Liu · Xiao Li · Haiwen Yuan · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年7月
本文针对氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管在高速开关应用中面临的桥臂串扰问题，提出了一种考虑多参数相关效应的解析模型。该模型旨在通过深入分析器件特性，优化开关过程，从而有效抑制串扰，提升电力电子系统的整体性能与可靠性。
解读: GaN等宽禁带半导体是实现阳光电源逆变器及充电桩高功率密度、高效率的关键技术路径。该研究提出的桥臂串扰解析模型，对于优化阳光电源户用光伏逆变器及电动汽车充电桩中高频功率模块的驱动电路设计具有重要指导意义。通过精确的安全工作区（SOA）分析，可有效降低高频开关下的误导通风险，提升系统可靠性。建议研发团...
p-GaN HEMT与反并联横向整流器的单片集成以降低负阻效应
Monolithic Integration of p-GaN HEMT With Antiparallel Lateral Rectifier to Reduce the Negative Resistance Effect
Yufei Tian · Ruiyan Pan · Lingyan Shen · Xuetong Zhou 等10人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年5月
p-GaN HEMT在桥式拓扑中常作为续流管使用，但在死区时间内易出现漏源电压与栅极电压振荡，引发电磁干扰。本文提出了一种单片集成反并联横向整流器的方法，有效抑制了p-GaN HEMT在死区期间的负阻效应及相关振荡问题。
解读: 该研究针对宽禁带半导体GaN器件在桥式拓扑中的高频振荡问题，提出了单片集成解决方案，对阳光电源的组串式逆变器及户用光伏逆变器的高频化设计具有重要参考价值。随着阳光电源产品向更高功率密度和更高开关频率演进，GaN器件的应用日益广泛。该技术能有效降低电磁干扰（EMI），提升系统可靠性，建议研发团队关注该...
桥臂电路中肖特基型p-GaN栅HEMT漏极相关阈值电压漂移及误导通分析
Analysis of Drain-Dependent Threshold Voltage and False Turn-On of Schottky-Type p-GaN Gate HEMT in Bridge-Leg Circuit
Zetao Fan · Maojun Wang · Jin Wei · Muqin Nuo 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年2月
本文分析了肖特基型p-GaN栅高电子迁移率晶体管（HEMT）在桥臂电路高压开关过程中的阈值电压（Vth）负向漂移及其引发的误导通问题。通过脉冲IV测量手段，研究了高漏源电压（VDS）对器件阈值特性的影响，为提升GaN功率器件在高压应用下的可靠性提供了理论依据。
解读: 随着阳光电源在户用及工商业光伏逆变器中对高功率密度要求的提升，GaN器件的应用前景广阔。本文研究的p-GaN栅HEMT在桥臂电路中的误导通风险，直接关系到逆变器功率模块的可靠性设计。建议研发团队在开发基于GaN的下一代高频变换器时，重点关注高压开关下的Vth漂移特性，优化驱动电路设计以抑制误导通，从...
堆叠式强耦合GaN/SiC级联器件及其快速开关与可回收强dv/dt控制
Stacked Strongly Coupled GaN/SiC Cascode Device With Fast Switching and Reclaimed Strong dv/dt Control
作者未知 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年3月
我们提出了一种氮化镓高电子迁移率晶体管（GaN - HEMT）/碳化硅结型场效应晶体管（SiC - JFET）共源共栅器件，该器件用高质量的氮化镓二维电子气（2DEG）沟道取代了碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管（SiC MOSFET）中对性能和可靠性限制最大的低迁移率MOS沟道。与SiC MOSFET相比，GaN/SiC共源共栅器件的p - GaN栅极堆叠结构具有更低的栅极电荷 ${Q}_{\text {G}}$ 、热稳定的阈值电压 ${V}_{\text {TH}}$ 、更小的比导通电阻 $...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项GaN/SiC共栅极级联器件技术具有重要的战略价值。该技术通过将GaN HEMT的高质量二维电子气沟道与SiC JFET结合，有效规避了传统SiC MOSFET低迁移率MOS沟道的性能瓶颈，这对我们的光伏逆变器和储能变流器产品线具有显著的性能提升潜力。 该技术的核心优...
漏电流对GaN/SiC共源共栅器件短路行为的影响
Impact of Drain Leakage Current on Short Circuit Behavior of GaN/SiC Cascode Devices
Jiahui Sun · Zheyang Zheng · Kailun Zhong · Gang Lyu 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年11月
本文研究了新型GaN-HEMT/SiC-JFET共源共栅器件的短路（SC）行为。研究重点测量了短路过程中SiC JFET漏极PN结的反向漏电流（IR）。实验发现，在5μs的非破坏性短路脉冲结束时，IR增加至6.4A。该漏电流的增加对器件的短路耐受能力及失效机理产生了重要影响。
解读: 宽禁带半导体（GaN/SiC）是提升阳光电源逆变器及储能PCS功率密度与效率的关键。该研究揭示了Cascode结构在短路工况下的漏电流特性，对公司在设计高可靠性组串式逆变器和PowerTitan系列储能变流器时，优化驱动电路保护策略、提升功率模块热管理及短路耐受能力具有重要参考价值。建议研发团队在后...
通过栅极间电阻和堆叠热界面材料提高GaN HEMT封装结壳热阻的测量精度
Improved Measurement Accuracy for Junction-to-Case Thermal Resistance of GaN HEMT Packages by Gate-to-Gate Electrical Resistance and Stacking Thermal Interface Materials
Shengchang Lu · Zichen Zhang · Cyril Buttay · Khai Ngo 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年6月
准确测量功率器件的结壳热阻对于验证封装及转换器系统的热设计至关重要。尽管Si和SiC器件已有JESD51-14标准，但GaN器件尚无统一标准。本文提出了一种通过栅极间电阻测量和堆叠热界面材料的方法，旨在提升GaN HEMT封装结壳热阻的测量精度。
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高功率密度要求的提升，GaN器件的应用日益广泛。该研究提出的结壳热阻测量方法，能够有效提升GaN器件在极端工况下的热设计可靠性。建议研发团队将其应用于户用逆变器及微型逆变器的热管理优化中，通过更精准的热参数表征，优化散热器设计，从而在保证高功率密度的同...
将动态阈值电压纳入肖特基型p-GaN栅极功率HEMT的SPICE模型
Incorporating the Dynamic Threshold Voltage Into the SPICE Model of Schottky-Type p-GaN Gate Power HEMTs
Han Xu · Jin Wei · Ruiliang Xie · Zheyang Zheng 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年5月
本文研究了增强型肖特基型p-GaN栅极HEMT的阈值电压（VTH）对漏极偏置的依赖性。研究发现，器件从高漏压关断状态切换至导通状态时，所需的栅极电压高于静态特性预期。文章揭示了这种动态VTH现象的物理机制，并将其纳入SPICE模型以提高仿真精度。
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高功率密度要求的提升，GaN器件的应用前景广阔。该研究提出的动态阈值电压SPICE模型，能够显著提升电路仿真在宽禁带半导体应用中的准确性，避免因模型偏差导致的驱动电路设计失效。建议研发团队在开发下一代高频、高效率组串式逆变器及微型逆变器时，引入该动态模...
最小化氮化镓功率HEMT的输出电容损耗
Minimizing Output Capacitance Loss in GaN Power HEMT
Qihao Song · Adam Briga · Valery Veprinsky · Roman Volkov 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年8月
输出电容（COSS）损耗（EDISS）源于功率器件在充放电循环中的非理想特性。尽管理想状态下该过程应无损耗，但研究表明，对于高频软开关应用中的宽禁带半导体器件，该损耗已成为关键的效率瓶颈。本文探讨了其物理起源及降低该损耗的优化策略。
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高功率密度和高效率的追求，GaN器件的应用已成为技术迭代的关键。该研究针对GaN器件在高频软开关下的COSS损耗优化，直接关系到逆变器在轻载及高频工作模式下的转换效率提升。建议研发团队在下一代高频组串式逆变器及微型逆变器设计中，引入该损耗模型进行电路参...
基于双栅器件技术的p-GaN功率HEMT单片集成双向栅极ESD保护方案
Monolithically Integrated Bidirectional Gate ESD Protection Scheme of p-GaN Power HEMT by Dual-Gate Device Technology
Yanfeng Ma · Sheng Li · Mingfei Li · Weihao Lu 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年2月
本文提出了一种用于 p - 氮化镓（p - GaN）功率高电子迁移率晶体管（HEMT）的单片集成双向栅极静电放电保护方案，其中双栅极 HEMT 被设计为放电晶体管。采用该保护方案后，正向/反向传输线脉冲失效电流从 0.156 A/0.08 A 提高到 1.36 A/5.26 A，且几乎不牺牲 p - GaN 功率 HEMT 的性能。由于双栅极器件通过共享漂移区具备双向开关特性，该方案仅需一个放电晶体管；因此，与具有相同保护能力的现有方案相比，该保护方案的面积可有效节省 40.8%。
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项p-GaN功率HEMT的双向栅极静电放电（ESD）保护技术具有重要的战略价值。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等核心产品实现小型化、轻量化的关键技术路径。 该技术通过双栅结构实现单管双向保护，将正向/反向TLP失效电流分别提升...
具有栅极对准图案化AlScN叠层的铁电HEMT抑制负DIBL效应
Suppressed Negative DIBL of Ferroelectric HEMT With Gate-Align Patterned AlScN Stack
Gyuhyung Lee · Hyeong Jun Joo · Seung Yoon Oh · Geonwook Yoo · IEEE Electron Device Letters · 2025年7月
在本文中，我们展示了一种具有栅极对齐图案化 AlScN 堆叠结构的铁电氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT），该结构可抑制负漏致势垒降低效应。通过防止高负栅 - 漏偏压引起的铁电极化意外极化，该铁电高电子迁移率晶体管（FeHEMT）即使在高漏极电压下也表现出明显的逆时针迟滞现象和陡峭的亚阈值摆幅（SS）。此外，该结构具有增强的栅极可控性，亚阈值摆幅低至 13 毫伏/十倍频，并且记忆窗口会随栅极电压扫描范围的增大而增大。研究结果凸显了所提出的铁电高电子迁移率晶体管在基于氮化镓的逻辑电路和节...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于铁电AlScN堆栈的GaN HEMT技术具有显著的战略价值。该技术通过栅极对准图案化设计有效抑制了负漏致势垒降低效应，实现了13 mV/dec的陡峭亚阈值摆幅，这对我们的核心产品具有重要意义。 在光伏逆变器和储能变流器领域，功率器件的开关性能直接影响系统效率和功率...
硅IGBT、碳化硅MOSFET和氮化镓HEMT在低至10毫开尔文深低温环境下的首次特性表征
First Characterization of Si IGBT, SiC MOSFET, and GaN HEMT at Deep Cryogenic Temperatures Down to 10 Millikelvins
Xin Yang · Zineng Yang · Matthew Porter · Linbo Shao 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2026年2月
本文首次研究了Si IGBT、SiC MOSFET和GaN HEMT在深低温（T < 4.2 K）环境下的电气特性。深低温电力电子转换在量子计算、空间探测等领域具有重要意义，但目前缺乏相关器件在高压及动态开关性能方面的研究数据。
解读: 该研究探讨了功率器件在极低温环境下的极限性能，目前阳光电源的核心业务（光伏、储能、风电、充电桩）主要运行在常规环境温度下，该技术尚处于基础物理研究阶段。然而，随着量子计算辅助能源管理及极端环境空间能源系统的兴起，宽禁带半导体（SiC/GaN）在极端工况下的可靠性数据可为未来前瞻性技术储备提供参考。建...
具有770 ION/IOFF比的p-GaN栅极HEMT在800°C下工作
p-GaN Gated HEMT With 770 ION/IOFF Ratio Operating at 800 °C
Ajay Kumar Visvkarma · Juan Nicolas Jimenez Gaona · Chan-Wen Chiu · Yixin Xiong 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年9月
本文开发了一种 p - 氮化镓（GaN）栅极高电子迁移率晶体管（HEMT），并在高达 800 °C 的温度下进行了电学测试。该器件在 800 °C 时展现出 80 mA/mm 的高导通态电流，同时具有 770 的高开/关电流比（ION/IOFF）。此外，该晶体管还在 800 °C 下进行了 60 分钟的热应力测试，在整个应力测试期间均表现出稳定的工作性能。良好的导通电流、开/关电流比和稳定性为基于氮化镓的高温电子学发展提供了一条有前景的途径。
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项p-GaN栅极HEMT在800°C极端高温下的突破性表现具有重要战略意义。该器件在极端温度下仍能保持80 mA/mm的高导通电流和770的开关比，为我们在光伏逆变器和储能系统中面临的散热挑战提供了全新解决思路。 在光伏逆变器应用场景中，功率器件通常是系统可靠性的瓶颈。...
采用BaTiO3和原位SiNx钝化的AlN/GaN HEMT器件实现电流色散抑制与击穿电压提升
Current dispersion suppression and breakdown voltage enhancement on AlN/GaN HEMTs with BaTiO3 and in-situ SiNx passivation
作者未知 · IEEE Electron Device Letters · 2025年7月
本文报道了一种在栅极下方采用钛酸钡（BaTiO₃）和原位氮化硅（SiN）钝化层的氮化铝（AlN）/氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT），该晶体管可抑制电流色散，提高击穿电压和输出功率密度。栅长Lg = 113 nm的钛酸钡（BTO）AlN/GaN HEMT的最大电流密度为2.21 A/mm，最大跨导为0.27 S/mm。与仅采用氮化硅钝化的HEMT相比，BTO AlN/GaN HEMT的栅 - 漏击穿电压从35 V提高到了82 V。脉冲IV测量表明，钛酸钡钝化层显著降低了电流色散。在1...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项AlN/GaN HEMT技术突破具有重要的战略价值。该研究通过BaTiO3和原位SiNx双层钝化技术，将器件击穿电压从35V提升至82V，同时实现14.1 W/mm的功率密度和62.4%的功率附加效率，这些性能指标直接契合我们在高频、高效电力电子系统中的核心需求。 对...
通过三维共封装和增强的dv/dt控制能力释放GaN/SiC级联器件的全部潜力
Unlocking the Full Potential of GaN/SiC Cascode Device With 3D Co-Packaging and Enhanced dv/dt Control Capability
Ji Shu · Jiahui Sun · Mian Tao · Yangming Du 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年1月
为充分挖掘氮化镓高电子迁移率晶体管（GaN - HEMT）/碳化硅结型场效应晶体管（SiC - JFET）共源共栅器件的快速开关潜力，采用三维堆叠共封装结构来最小化寄生互连电感。这种结构具有降低开关损耗和抑制振荡的优点。配备三维共封装结构后，通过给低压氮化镓高电子迁移率晶体管引入一个额外的栅 - 漏电容 \(C_{GD - LV}\)，增强了氮化镓/碳化硅共源共栅器件的 \(dv/dt\) 控制能力。这个额外的 \(C_{GD - LV}\) 改善了输入控制栅电压与结型场效应晶体管栅电压之间的耦...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项GaN/SiC级联器件的3D协同封装技术具有重要的战略价值。该技术通过三维堆叠封装显著降低寄生电感，并引入额外栅漏电容实现精确的dv/dt控制，为我们的核心产品带来多重技术突破机遇。 在光伏逆变器领域，该技术可直接提升产品的功率密度和转换效率。快速开关能力意味着更低的...
基于综合电荷率模型的DCM Boost PFC变换器最大效率平均电流控制器
Maximum Efficiency Average Current Controller Based on a Comprehensive Charge Rate Model for DCM Boost PFC Converter
Linkai Li · Wanyang Wang · Dian Lyu · Run Min 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年5月
本文研究了DCM模式下Boost PFC变换器的建模与控制优化。通过考虑寄生参数和GaN HEMT瞬态特性，推导了输入输出电荷并构建了综合电荷率（CCR）模型，旨在提升变换器的效率与功率因数。
解读: 该研究针对GaN器件在DCM模式下的高频特性建模，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。随着户用产品向高功率密度和高效率演进，GaN等宽禁带半导体应用日益广泛。该文提出的CCR模型能够更精准地描述开关瞬态损耗，有助于优化阳光电源户用逆变器前级PFC电路的控制算法，从而在提升整...
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