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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...
基于铝基覆铜板的GaN-HEMT功率模块：实现小功率回路电感与高散热性能
GaN-HEMT Power Module of Aluminum-Clad Printed Circuit Boards for Small Power Loop Inductance and High Cooling Performance
Kazuhiro Umetani · Yu Takehara · Masataka Ishihara · Eiji Hiraki · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年10月
氮化镓高电子迁移率晶体管（GaN-HEMT）具备高速开关与低导通电阻优势，但其芯片尺寸小导致的关断浪涌与散热瓶颈限制了其在高功率转换中的应用。本文提出了一种新型功率模块结构，通过铝基覆铜板技术有效降低功率回路电感并提升散热性能。
解读: 该技术对阳光电源的户用光伏逆变器及小型化储能PCS产品具有重要参考价值。随着功率密度要求的不断提升，GaN器件在高频化设计中的寄生参数抑制与散热管理是核心挑战。该研究提出的铝基覆铜板模块化方案，有助于阳光电源在开发下一代高功率密度、高效率的微型逆变器或小型化储能变流器时，优化PCB布局与热管理设计，...
共源共栅GaN HEMT在高频软开关应用中输出电容损耗的起源
Origin of Soft-Switching Output Capacitance Loss in Cascode GaN HEMTs at High Frequencies
Qihao Song · Ruizhe Zhang · Qiang Li · Yuhao Zhang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年11月
本文研究了GaN HEMT在高频软开关应用中输出电容（COSS）损耗（EDISS）的物理机制。研究指出，共源共栅（Cascode）结构的GaN器件在充放电过程中存在非理想损耗，这成为限制高频功率变换效率的关键瓶颈。
解读: 随着阳光电源在户用光伏逆变器及小型化充电桩领域对功率密度要求的不断提升，高频化已成为核心技术趋势。GaN器件凭借优异的开关特性成为提升效率的关键，但共源共栅GaN在高频软开关下的损耗问题直接影响整机效率与热设计。建议研发团队在开发下一代高频紧凑型逆变器或充电模块时，重点评估该损耗机制对系统效率的影响...
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...
基于有效栅长的改进型T型栅HEMT紧凑模型
An Improved Compact Model of T-Gate HEMT Based on Effective Gate Length
Kaiyuan Zhao · Hao Lu · Xiaoyu Cheng · Meng Zhang 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年3月
高电子迁移率晶体管的先进 SPICE 模型（ASM - HEMT）是基于氮化镓（GaN）的高电子迁移率晶体管（HEMT）的行业标准模型之一，该模型中仍缺乏对器件内部物理特性分布的解析模型，特别是缺乏可与漏极电流（$I_{DS}$）和栅极电荷（$Q_{G}$）相关联的横向电场（$E_{X}$）和载流子浓度（$n_{S}$）分布模型。此外，ASM - HEMT 中饱和区工作状态的建模依赖于无物理意义的经验参数。在本研究中：1）计算作为饱和区建模核心参数的有效栅长（$L_{G,eff}$），以描述 H...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这篇关于T栅GaN HEMT改进紧凑模型的研究具有重要的战略价值。GaN功率器件是新一代光伏逆变器和储能变流器的核心技术，直接影响系统的功率密度、转换效率和可靠性。 该研究针对ASM-HEMT工业标准模型的不足，提出了基于有效栅长的改进方案，这对阳光电源的产品开发具有三方...
共源共栅GaN HEMT短路失效机理研究
Exploring Short-Circuit Failure Mechanism of Cascode GaN HEMT
Sheng Li · Qinhan Wang · Weihao Lu · Leke Wu 等12人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2026年3月
本文通过仿真分析与实验验证，深入揭示了共源共栅（Cascode）氮化镓器件在单脉冲短路事件下的失效机理。研究发现了一种独特的“恢复”失效现象，并明确了器件内部两个主要的烧毁区域：栅极指状结构包围的漏极拐角处及其他关键区域。
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器件的应用潜力巨大。本文揭示的Cascode GaN短路失效机理及“恢复”现象，对于优化逆变器功率模块的驱动电路设计、短路保护策略及热管理方案具有重要参考价值。建议研发团队在后续高频化产品设计中，重点关注GaN器件在极端工况...
p-GaN HEMT在低温下的非钳位感性开关行为
Unclamped-Inductive-Switching Behaviors of p-GaN HEMTs at Cryogenic Temperature
Chi Zhang · Sheng Li · Weihao Lu · Siyang Liu 等9人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年10月
本文首次揭示了p-GaN HEMT在低温环境下的非钳位感性开关（UIS）行为。与SiC器件在UIS过程中表现出的温度依赖性雪崩失效不同，p-GaN HEMT在低温下的耐受行为及最终临界击穿电压呈现出独特的特性，为宽禁带半导体在极端环境下的功率应用提供了重要参考。
解读: 随着阳光电源在光伏逆变器及储能系统（如PowerTitan系列）中对高功率密度和高效率的追求，GaN器件作为下一代宽禁带半导体，在提升系统开关频率和减小体积方面具有巨大潜力。该研究揭示了p-GaN器件在极端低温下的可靠性机理，对于阳光电源在极寒地区户外光伏电站及储能系统的功率模块选型、驱动电路设计及...
基于GaN-HEMT多逆变器系统的柔性表面感应加热灶分析与设计
Analysis and Design of Flexible-Surface Induction-Heating Cooktop With GaN-HEMT-Based Multiple Inverter System
Eunsu Jang · Man Jae Kwon · Sang Min Park · Hyo Min Ahn 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年10月
本文提出了一种用于柔性感应加热灶的硬件实现方案及控制方法。该系统通过多逆变器共享多个工作线圈，实现了无限烹饪区域。针对传统方案中存在的锅具检测延迟及继电器噪声问题，文章通过GaN-HEMT器件的应用优化了系统性能，提升了转换效率与响应速度。
解读: 该文献核心在于GaN宽禁带半导体在高频功率变换中的应用及多路复用控制技术。虽然感应加热与阳光电源的核心业务（光伏/储能）应用场景不同，但其采用的GaN-HEMT多逆变器并联架构及高频驱动技术，对阳光电源的户用逆变器及充电桩产品线具有参考价值。随着功率密度要求的提升，GaN器件在小型化、高效率逆变器中...
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...
通过具有BN插入层的范德华外延GaN实现高开/关电流比AlGaN/GaN HEMT
High-On/Off-Current-Ratio AlGaN/GaN HEMTs via Van Der Waals Epitaxy GaN With a BN Inset Layer
Haoran Zhang · Jing Ning · Shiyu Li · Xue Shen 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年10月
在氮化物异质外延中，晶格失配和热应力不可避免地会导致位错增殖和缺陷形成，从而严重降低器件的可靠性。在本文中，我们展示了通过范德瓦尔斯外延在二维高质量氮化硼（h - BN）材料上实现氮化物异质结结构的高质量外延生长。此外，利用氮化硼的超宽带隙特性，其在制备的金属 - 绝缘体 - 半导体高电子迁移率晶体管（MIS - HEMT）中还可作为栅极电介质。缓冲层辅助异质结构与超宽带隙氮化硼电介质的综合优势使栅极泄漏电流降低了 $10^{{3}}$ 倍。此外，所提出的器件展现出 $10~^{\mathbf ...
解读: 从阳光电源功率器件应用角度来看，这项基于范德华外延和BN插入层的AlGaN/GaN HEMT技术展现出显著的战略价值。该技术通过二维六方氮化硼(h-BN)作为缓冲层和栅介质，有效解决了传统氮化物异质外延中晶格失配和热应力导致的位错增殖问题，这直接关系到我司光伏逆变器和储能变流器中功率器件的长期可靠性...
基于跨象限运行的GaN HEMT E类功率放大器功率转换能力增强
Enhanced Power Conversion Capability of Class-E Power Amplifiers With GaN HEMT Based on Cross-Quadrant Operation
Xianglin Hao · Jianlong Zou · Ke Yin · Xikui Ma 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年11月
E类功率放大器因其高效率广泛应用于兆赫兹频率功率转换系统。本文提出了一种基于GaN HEMT的跨象限模式E类放大器，旨在解决该类放大器在实现高功率密度与高效率平衡方面的技术挑战，通过优化器件运行特性提升功率转换能力。
解读: 该技术主要针对高频功率转换领域，虽然目前阳光电源的组串式逆变器和PowerTitan储能系统主要采用SiC或IGBT技术，但随着电力电子向高频化、小型化发展，GaN器件在高频辅助电源、驱动电路或未来微型逆变器中的应用潜力巨大。建议研发团队关注该跨象限运行模式，评估其在提升辅助电源功率密度及降低开关损...
基于GaN-HEMT的DC-DC变换器电热建模实验验证
On the Experimental Verification of Electrothermal Modeling of GaN-HEMT-Based DC–DC Converters
Jhonattan G. Berger · Christian A. Rojas · Alan H. Wilson-Veas · Rodrigo A. Bugueño 等9人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年4月
电力变换器的可靠性与半导体器件的结温变化密切相关。本文提出了一种针对氮化镓（GaN）基DC-DC变换器的电热模型，并通过GaN基两电平Buck变换器进行了实验验证，旨在提升功率器件热建模的准确性，为电力电子系统的可靠性设计提供支撑。
解读: 随着阳光电源在户用光伏逆变器及小型储能系统（如PowerStack）中对高功率密度和高效率的需求日益增长，GaN器件的应用成为提升产品竞争力的关键。该电热建模方法能有效预测GaN器件在复杂工况下的结温，对于优化逆变器和DC-DC模块的散热设计、提升系统长期运行可靠性具有重要指导意义。建议研发团队将此...
基于动态dv/dt开关模型的GaN HEMT三阶段最小切换损耗有源栅极驱动策略
Minimal Switching Loss Three-Stage Active Gate Driving Strategy Based on Dynamic dv/dt Switching Model for GaN HEMT
Shuo Zhang · Chang Liu · Xinyu Li · Desheng Zhang 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年11月
氮化镓高迁移率晶体管（GaN HEMT）的快速开关会导致高 $dv/dt$ 和严重的电磁干扰（EMI）问题，这需要在开关功率损耗之间进行权衡。三级栅极驱动（TSGD）可以缓解开关速度和损耗之间的矛盾，但由于 GaN HEMT 的非线性寄生电容，在现有的 TSGD 策略下实现最小开关损耗具有挑战性。为解决这一问题，本文提出了一种基于动态 $dv/dt$ 开关（DVTS）模型的最小开关损耗 TSGD 策略，该策略能够实现最小开关损耗。首先，基于电荷守恒原理，计算了 GaN HEMT 寄生电容的分段线...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于动态dv/dt开关模型的GaN HEMT三阶段主动栅极驱动技术具有显著的战略价值。GaN器件的高频快速开关特性是提升光伏逆变器和储能变流器功率密度的关键路径，但其带来的高dv/dt和严重EMI问题一直制约着实际应用。该技术通过电荷守恒原理建立分段线性等效模型，精确刻...
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...
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8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...
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...
一种表征AlGaN/GaN HEMT多谐波色散效应的新方法
A Novel Method to Characterize Dispersion Effects in Multiharmonic for AlGaN/GaN HEMTs
Tianxiang Shi · Wenyuan Zhang · Yue Lei · Yan Wang · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年5月
本研究提出了一种表征氮化铝镓（AlGaN）/氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）多谐波色散效应的新方法，该色散效应包括陷阱效应和自热效应。在该方法中，设计了双脉冲测试以解耦表面和体陷阱效应以及自热效应，从而将陷阱态的表征从非工作区域扩展到工作区域。此外，还提出了相应的模型。陷阱模型考虑了不同位置的陷阱以及充放电的不对称时间常数。采用热子电路对自热效应进行建模。提出了一套完整的多谐波色散效应表征和参数提取流程。所提出的模型被集成到用于HEMT的高级SPICE模型（ASM - HEMT）中...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项针对AlGaN/GaN HEMT器件多谐波色散效应的表征方法具有重要的战略价值。GaN功率器件凭借其高频、高效、高功率密度的特性，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。 该研究通过双脉冲测试方法解耦表面陷阱、体陷阱和自热效应，这对提升我司产品性能至关重...
通过3D共封装与增强dv/dt控制能力释放GaN/SiC共源共栅器件的全部潜力
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5月
为充分发挥GaN-HEMT/SiC-JFET共源共栅器件的快速开关潜力，本文提出了一种3D堆叠共封装配置，以最小化寄生互连电感。该方案有效降低了开关损耗并抑制了振荡。基于此3D封装，该器件的dv/dt控制能力得到显著增强，为高频功率变换应用提供了更优的性能表现。
解读: 该技术对阳光电源的核心业务具有极高的战略价值。在光伏逆变器（尤其是组串式和户用机型）及储能系统（如PowerStack/PowerTitan）中，提升功率密度和转换效率是核心竞争力。3D共封装技术能有效解决宽禁带半导体在高频应用中的寄生参数问题，有助于进一步缩小逆变器体积并提升效率。建议研发团队关注...
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...
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