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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...
一种用于GaN FET的6.7-GHz有源栅极驱动器，旨在抑制过冲、振铃和EMI
A 6.7-GHz Active Gate Driver for GaN FETs to Combat Overshoot, Ringing, and EMI
Harry C. P. Dymond · Jianjing Wang · Dawei Liu · Jeremy J. O. Dalton 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年1月
有源栅极驱动技术在Si和SiC功率变换器中已证明能有效优化开关波形。然而，针对亚10ns开关瞬态的GaN器件，现有变参数驱动技术多局限于单次调整。本文提出了一种新型栅极驱动器，通过高频有源控制进一步提升GaN器件在高速开关过程中的EMI抑制能力及波形质量。
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高，GaN器件的应用已成为提升效率的关键。该文献提出的高频有源栅极驱动技术，能够有效解决GaN器件在高速开关过程中带来的电磁干扰（EMI）和电压振铃问题，这对于优化阳光电源新一代高频化、小型化逆变器及充电桩产品的PCB布局与电磁兼容...
一种用于激光雷达发射器、具有陡峭驱动电流的单片GaN激光二极管驱动器
A Monolithic GaN Laser Diode Driver With Steep-Edge Driving Current for LiDAR Transmitters Using a 3× Self-Circulating Charge Pump
Chun-wang Zhuang · Xin Ming · Yao Qin · Lin-min Chen 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2026年4月
直接飞行时间（ToF）激光雷达广泛应用于三维传感。为实现高分辨率和长距离探测，需高峰值功率的窄光脉冲，这对激光二极管驱动器（LDD）提出了严苛要求。单片GaN集成技术因能最小化栅极驱动回路寄生参数，成为LDD设计的理想选择。
解读: 该文献探讨了基于GaN工艺的单片集成驱动技术，主要应用于激光雷达（LiDAR）领域。虽然阳光电源目前的核心业务聚焦于光伏逆变器、储能系统及充电桩，与激光雷达直接应用场景重合度较低，但该技术在宽禁带半导体（GaN）的高频驱动与集成化设计方面的研究，对公司未来在功率模块小型化、高频化以及下一代电动汽车充...
基于GaN的有源钳位反激变换器自适应死区与部分零电压开关调节及预测滞环电流模式控制
Adaptive Dead-Time and Partial-ZVS Regulation for GaN-Based Active Clamp Flyback Converter With Predictive Hysteresis Current Mode Control
Yao Yan · Tingying Wang · Yazhou Wang · Minjie Zhu 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年9月
有源钳位反激（ACF）变换器是高频小型化适配器的理想选择。通过自适应死区优化，可消除功率开关的导通损耗与反向导通损耗，实现全工况下的最优零电压开关（ZVS）。本文进一步结合预测滞环电流模式控制，优化了钳位开关导通损耗及原边绕组损耗，提升了变换器整体效率。
解读: 该技术主要针对高频、高功率密度的DC-DC变换场景。对于阳光电源而言，该研究成果可应用于户用光伏逆变器中的辅助电源模块或小型化充电桩电源模块。GaN器件的应用配合自适应死区控制，能显著提升小功率变换级的效率并缩小体积，符合阳光电源产品向高功率密度和高效率演进的趋势。建议研发团队关注该控制策略在提升轻...
增强型GaN p型场效应晶体管中的极化增强电导
Polarization-enhanced conductivity in enhancement-mode GaN p-FET
Hengyuan Qi · Teng Li · Jingjing Yu · Jialin Duan 等5人 · Applied Physics Letters · 2025年9月 · Vol.127
本文报道了一种通过极化工程实现高电导率的增强型GaN p型场效应晶体管。利用AlN/GaN超晶格中的自发和压电极化效应，显著增强了空穴载流子浓度与迁移特性，从而在常关型器件中实现了优异的导通性能。实验结果表明，极化诱导的二维空穴气有效调制了p型沟道电导，提升了器件的电流开关比和阈值电压稳定性。该策略为高性能GaN基互补电路的发展提供了可行路径。
解读: 该GaN p-FET极化增强技术对阳光电源的功率变换产品具有重要价值。通过AlN/GaN超晶格结构提升的载流子特性，可显著改善SG系列光伏逆变器和ST系列储能变流器中GaN器件的导通性能，有助于降低开关损耗。特别是在1500V高压系统中，该技术可提升GaN器件的可靠性和效率。同时，增强型p-FET的...
带场板结构的GaN HEMT输入、输出及反向电容的物理分析模型
Physics-Based Analytical Model for Input, Output, and Reverse Capacitance of a GaN HEMT With the Field-Plate Structure
Dejana Cucak · Miroslav Vasic · Oscar Garcia · Jesus Angel Oliver 等10人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年3月
本文针对具有栅极场板结构的常开型AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT），在亚阈值区建立了输入、输出及反向电容的物理分析模型。该模型与现有的输出I-V特性模型相结合，为GaN器件的电学特性提供了完整的解析方程组。
解读: GaN作为第三代宽禁带半导体，在提升功率密度和开关频率方面具有显著优势。该模型对阳光电源在户用光伏逆变器及小型化充电桩产品中应用GaN器件具有重要指导意义。通过精确建模器件的寄生电容，研发团队可在设计阶段更准确地评估开关损耗与EMI特性，优化驱动电路设计，从而进一步缩小产品体积并提升转换效率。建议在...
具有增强dVSW/dt抗噪能力、负VSW耐受性及开通dVSW/dt可控性的单片GaN功率集成电路
A Monolithic GaN Power IC With Enhanced dVSW/dt Noise Immunity, Negative VSW Tolerance and Turn-On dVSW/dt Control
Yifei Zheng · Haoran Wang · Boyu Li · Weimin Yuan 等11人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年9月 · Vol.14
本文提出一种单片GaN半桥功率IC可靠性增强方案，包括片上地分离设计、抗dVSW/dt噪声的鲁棒电平移位器及可调驱动强度栅极驱动器。实测验证其在130 V/ns dVSW/dt下无误触发，延迟<10.4 ns，支持−15 V负压耐受。
解读: 该GaN功率IC技术可显著提升阳光电源组串式逆变器和ST系列储能变流器（PCS）的开关可靠性与功率密度。尤其适用于高频化、高效率场景（如PowerTitan液冷储能系统中的紧凑型PCS模块），有助于降低EMI、抑制寄生振荡，延长GaN器件寿命。建议在下一代1500V组串式逆变器及双向储能PCS中开展...
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12人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年2月
本文提出了一种用于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（ESD）保护方案。设计采用双栅HEMT作为放电管，在几乎不牺牲器件性能的前提下，将正向/反向传输线脉冲失效电流从0.156 A/0.08 A显著提升至1.36 A/5.26 A。
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。该研究提出的单片集成ESD保护方案有效解决了GaN器件栅极脆弱的痛点，显著提升了器件在复杂工况下的静电耐受能力和可靠性。建议研发团队关注该双栅结构在提升功率模块鲁棒性方面的潜力，特别是在高频化、小型化的...
基于多通道结构的高电流密度GaN基P沟道FinFET演示
Demonstration of a GaN-based P-channel FinFET with high current density based on multi-channel structure
Xu Liu · Shengrui Xu · Tao Zhang · Hongchang Tao 等5人 · Applied Physics Letters · 2025年5月 · Vol.126
本文报道了一种基于多通道结构的氮化镓（GaN）P沟道FinFET器件，实现了高漏极电流密度。通过精确设计鳍状沟道的几何结构与掺杂分布，有效提升了空穴载流子的输运特性与栅控能力。实验结果表明，该器件在常温下表现出良好的开关特性与饱和电流输出，最大漏极电流密度显著优于同类P型GaN器件。该结构为高性能GaN基互补逻辑电路的发展提供了可行的技术路径。
解读: 该GaN基P沟道FinFET技术对阳光电源的功率变换产品具有重要价值。多通道结构实现的高电流密度特性,可显著提升SG系列光伏逆变器和ST系列储能变流器的功率密度。作为互补逻辑电路的关键器件,该P型GaN器件有助于开发更高效的三电平拓扑结构,特别适用于车载OBC等对体积敏感的应用场景。其优异的开关特性...
一种用于1kV输入1MHz GaN LLC变换器同步整流的无传感器模型驱动方案
A Sensorless Model-Based Digital Driving Scheme for Synchronous Rectification in 1-kV Input 1-MHz GaN LLC Converters
Xinyi Zhu · Haoran Li · Zhiliang Zhang · Zhibin Li 等9人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年7月
针对1kV高压输入、1MHz高频工作的GaN LLC变换器，eGaN HEMT极快的开关速度导致dv/dt高达200kV/μs，给同步整流（SR）带来严峻挑战。本文提出一种基于模型的无传感器SR驱动方案，旨在优化稳态效率及互补控制性能。
解读: 该技术对阳光电源的组串式逆变器及储能系统（如PowerTitan/PowerStack）的DC-DC变换环节具有重要参考价值。随着光伏与储能系统向高压化（1500V系统）、高功率密度方向发展，LLC变换器的高频化是提升效率的关键。GaN器件在高压高频下的同步整流驱动挑战，直接影响变换器的损耗控制。建...
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8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...
基于硅衬底并采用刻槽n+-GaN帽层与局域钝化层的AlGaN/GaN肖特基势垒二极管以提升优值和动态特性
AlGaN/GaN-based SBDs grown on silicon substrates with trenched n+-GaN cap layer and local passivation layer to improve BFOM and dynamic properties
Zhizhong Wang1Jingting He2Fuping Huang2Xuchen Gao1Kangkai Tian2Chunshuang Chu2Yonghui Zhang1Shuting Cai2Xiaojuan Sun3Dabing Li3Xiao Wei Sun4Zi-Hui Zhang5 · 半导体学报 · 2025年9月 · Vol.46
本文设计并制备了在硅衬底上具有刻槽n+-GaN帽层的AlGaN/GaN肖特基势垒二极管。研究表明，n+-GaN帽层可向AlGaN/GaN沟道注入更多电子，使二维电子气密度提高一倍，比导通电阻降至约2.4 mΩ·cm²。通过干法刻蚀形成刻槽结构消除关态表面漏电，并在场板沉积前引入Si₃N₄钝化层，有效抑制刻蚀导致的表面缺陷，使漏电流降低至约8×10⁻⁵ A·cm⁻²，击穿电压达876 V，Baliga优值提升至约319 MW·cm⁻²。该Si₃N₄层还可抑制电子捕获与输运过程，显著改善动态导通电阻...
解读: 该硅基GaN肖特基二极管技术对阳光电源功率变换系统具有重要应用价值。刻槽n+-GaN帽层技术使比导通电阻降至2.4 mΩ·cm²，Baliga优值达319 MW·cm⁻²，可直接应用于ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的同步整流电路，降低导通损耗15-20%。局域钝化层抑制动态导通电阻退化的方案...
基于测量的无源器件通用阻抗表示
General Impedance Representation of Passive Devices Based on Measurement
Tung Ngoc Nguyen · Handy Fortin Blanchette · Ruxi Wang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年8月
功率变换器中，高频噪声通过隔离屏障的寄生电容耦合至低压控制板，影响信号完整性。随着SiC和GaN等宽禁带半导体技术的应用，开关频率高达100MHz，使得噪声传播路径分析变得复杂。本文提出了一种基于测量的无源器件通用阻抗表示方法，旨在准确建模高频噪声路径，提升电力电子系统的电磁兼容性与控制稳定性。
解读: 该研究对阳光电源的核心产品线（如组串式逆变器、PowerTitan储能系统及风电变流器）具有重要意义。随着公司全面转向SiC功率器件以提升功率密度和效率，高频开关带来的EMI（电磁干扰）和信号完整性挑战日益严峻。该阻抗建模方法可应用于公司研发阶段的PCB布局优化与滤波器设计，有效抑制高频噪声对控制板...
用于紧凑型开关电路的GHz带宽双线圈磁电流传感器
GHz-Bandwidth Twin-Coil Magnetic Current Sensors for Compact Switching Circuits
Yushi Wang · Zhaobo Zhang · Renze Yu · Saeed Jahdi 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 预计 2026年6月
针对SiC和GaN功率变换器中电流开关瞬态的精确测量需求，本文提出了一种高带宽、高抗扰度且易于集成的磁电流传感器。该传感器旨在解决高EMI环境下传统磁线圈测量精度不足的问题，为宽禁带半导体器件的快速开关特性分析提供了有效的测试手段。
解读: 随着阳光电源在组串式逆变器和PowerTitan储能系统中大规模应用SiC和GaN功率器件，开关频率的提升带来了严峻的EMI挑战和瞬态电流测量难题。该技术对于研发阶段的功率模块性能评估、驱动电路优化及EMI抑制至关重要。建议研发团队将其应用于高频功率变换器的测试平台，以提升对快速开关瞬态的捕捉能力，...
一种同时消除EMI关键振荡并降低宽禁带功率半导体开关损耗的直接方法
Direct Approach of Simultaneously Eliminating EMI-Critical Oscillations and Decreasing Switching Losses for Wide Bandgap Power Semiconductors
Lars Middelstaedt · Jianjing Wang · Bernard H. Stark · Andreas Lindemann · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年11月
电力电子电路中普遍存在由换流单元谐振引起的振荡，这会增加电路应力并产生电磁干扰（EMI），在SiC和GaN等宽禁带半导体的高速开关电路中尤为突出。本文提出了一种通过有源门极驱动技术抑制振荡的新方法，在不牺牲开关速度的前提下，有效平衡了EMI抑制与开关损耗优化，提升了高频功率变换器的性能。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线具有极高的应用价值。随着公司组串式逆变器及PowerTitan系列储能PCS向高功率密度、高开关频率演进，SiC器件的应用已成为主流。该研究提出的有源门极驱动方案，能有效解决高频SiC应用中常见的电压尖峰与EMI难题，有助于进一步提升逆变器效率并简化滤波器设计。建议研发团...
首次实验证明采用TiNxOy电阻场板的p-GaN HEMT器件实现BV与Ron的同时提升
First Experimental Demonstration of TiNxOy Resistive Field Plate on p-GaN HEMTs With Simultaneously Enhanced BV and Ron
Zhuocheng Wang · Wanjun Chen · Fangzhou Wang · Cheng Yu 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年6月
本研究展示了采用电阻场板（RFP）的 p - GaN 高电子迁移率晶体管（HEMT），该晶体管可同时改善导通态和关断态性能。RFP - HEMT 的特点是具有高电阻率的氮氧化钛（TiNₓOᵧ）电阻钝化层，该层从源极向漏极延伸。由于表面电场（E 场）调制效应和二维电子气（2 - DEG）增强效应，所设计的 RFP - HEMT 不仅在阻断状态下实现了更高的击穿电压（BV），而且在导通状态下实现了更低的导通电阻（$R_{\text {on}}$）。与传统的绝缘钝化器件相比，栅极 - 漏极间距为 20...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于TiNxOy电阻场板的p-GaN HEMT技术具有重要的战略价值。该技术通过创新的电阻钝化层设计，突破了传统功率器件击穿电压与导通电阻之间的权衡限制，实现了1860V击穿电压提升111%的同时，导通电阻降低25%，功率优值(BFOM)提升近5倍，这对我们的光伏逆变器...
X射线辐照诱导的p-GaN肖特基栅HEMT阈值电压不稳定性
X-Ray Irradiation-Induced VTH Instability in Schottky-Gate p-GaN HEMTs
Yu Rong · Feng Zhou · Wenfeng Wang · Can Zou 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年3月
p型氮化镓（p - GaN）肖特基栅结构增强型（E - mode）高电子迁移率晶体管（HEMT）在辐照应用方面具有巨大潜力，但其阈值电压（$V_{TH}$）的不稳定性仍在研究之中。在这项工作中，通过构建一个剂量可调且集成了外围偏置电路的X射线辐照在线监测系统，全面研究了阈值电压（$V_{TH}$）的不稳定性与辐照剂量和漏极偏置的关系。在仅进行辐照的条件下，该器件在低剂量辐照时呈现出负的$V_{TH}$漂移，随后在高剂量辐照时出现正的$V_{TH}$漂移。通过进行数值模拟、霍尔测量和电容 - 电压...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于p-GaN肖特基栅结构HEMT器件在X射线辐照下阈值电压稳定性的研究具有重要的战略参考价值。GaN基高电子迁移率晶体管（HEMT）作为第三代宽禁带半导体器件，在光伏逆变器和储能变流器的功率转换环节具有显著优势，其高频开关特性和低导通损耗可直接提升系统效率和功率密度。...
基于GaN的逆变器损耗建模的影响因素与考量
Factors and Considerations for Modeling Loss of a GaN-based Inverter
Zhe Yang · Paige Renne Williford · Edward A. Jones · Jianliang Chen 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年3月
本文研究了四个常被忽视的因素对GaN全桥逆变器损耗模型的影响：器件寄生电容、变功率下的结温动态特性、壳温估算以及无源元件的详细考量。文章提出了综合考虑上述因素的转换器损耗计算流程，旨在提升高频电力电子系统的建模精度。
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和高效率的追求，GaN等宽禁带半导体技术的应用已成为提升产品竞争力的关键。本文提出的损耗建模方法论，能够精准指导阳光电源研发团队在设计阶段优化散热布局与磁性元件选型，特别是在高频化趋势下，对降低组串式逆变器及微型逆变器的热应力、延长功率模块寿命具有重...
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...
基于di/dt传感器的GaN器件过温保护电路
Overtemperature Protection Circuit for GaN Devices Using a di/dt Sensor
Mohammad H. Hedayati · Jianjing Wang · Harry C. P. Dymond · Dawei Liu 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年7月
功率半导体器件存在结温限制，但在运行的变换器中直接测量密封器件内部温度较为困难。本文提出一种利用温度敏感的电气特性进行温度推断的方法，以GaN器件为例，通过观测其开通时的最大电流斜率（di/dt）来实现过温保护。
解读: 随着阳光电源在户用光伏逆变器及微型逆变器中对高功率密度要求的提升，GaN器件的应用日益广泛。由于GaN器件对热应力极其敏感，传统的外部热敏电阻难以实时反映结温。该技术通过监测di/dt实现过温保护，无需额外传感器，有助于提升阳光电源户用逆变器及充电桩产品的可靠性与功率密度。建议研发团队评估该方案在下...
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