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GaN-MISHEMT中二维电子气调制的本征限制
Intrinsic Limitation of 2DEG Modulation in GaN-MISHEMT
作者未知 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年9月
本文提出了氮化镓金属-绝缘体-半导体高电子迁移率晶体管（GaN - MISHEMT）中势垒层的解析模型，该模型预测了沟道电荷密度存在限制，即在高栅极电压下沟道电荷密度有望达到一个渐近值，这一特性此前尚未有报道。我们发现，这种特性对诸如铝镓氮（AlGaN）势垒层厚度、组分以及极化诱导电荷密度等器件参数极为敏感。文中提出了量子阱（QW）中电荷饱和的明确关系式，可用于优化GaN - MISHEMT的结构。
解读: 从阳光电源功率变换系统的核心需求来看，这篇关于GaN-MISHEMT器件二维电子气调制极限的研究具有重要的技术指导意义。该研究揭示了AlGaN/GaN异质结构中沟道电荷密度在高栅压下趋于饱和的内在物理机制，这直接关系到我们在光伏逆变器和储能变流器中应用的GaN功率器件的性能边界。 对于阳光电源而言...
低温环境下1kW氮化镓三电平变换器的设计、运行与损耗特性研究
Design, Operation, and Loss Characterization of a 1-kW GaN-Based Three-Level Converter at Cryogenic Temperatures
Christopher B. Barth · Thomas Foulkes · Oscar Azofeifa · Juan Colmenares 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年11月
本文研究了低温环境下基于氮化镓（GaN）的飞跨电容多电平变换器在高功率密度和高效率转换方面的潜力。文章重点探讨了该技术在液化天然气动力混合动力飞机中的应用，并基于GaN开关器件的温度特性，分析了近低温运行对变换器损耗及性能的影响。
解读: 该研究聚焦于GaN器件在极端低温下的特性及多电平拓扑应用，对阳光电源的研发具有前瞻性参考价值。虽然目前公司核心产品（如PowerTitan储能系统、组串式逆变器）主要运行在常规环境温度，但随着高功率密度需求的提升，GaN及多电平技术在提升逆变器效率和减小体积方面至关重要。建议研发团队关注该文献中关于...
一种基于改进型GaN HEMT开关模型的动态死区时间自适应调整方法
A High-Efficiency Dynamic Inverter Dead-Time Adjustment Method Based on an Improved GaN HEMTs Switching Model
Yi Zhang · Cai Chen · Yue Xie · Teng Liu 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年3月
得益于快速开关特性，氮化镓（GaN）HEMT被广泛应用于高频功率变换器。然而，GaN器件的关断时间与工作条件（如负载电流）高度相关，差异可达20倍以上。使用固定死区时间会导致效率降低或直通风险。本文提出了一种基于改进开关模型的动态死区时间调整方法，以提升变换器效率。
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价值。随着高频化趋势，GaN器件的应用能显著减小体积并提升功率密度。然而，GaN的死区敏感性是制约效率的关键瓶颈。通过引入动态死区调整算法，可有效降低开关损耗，提升整机效率，同时增强系统在高频运行下的可靠性。建议研发团队在下一代高功率密度户用...
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...
输出功率为5 W且在60 ℃老化下寿命超过20000小时的GaN基蓝色激光二极管
GaN-based blue laser diodes with output power of 5 W and lifetime over 20 000 h aged at 60 ℃
Lei Hu1Siyi Huang1Zhi Liu1Tengfeng Duan1Si Wu1Dan Wang1Hui Yang2Jun Wang3Jianping Liu4 · 半导体学报 · 2025年4月 · Vol.46
1995年和1996年，在实现p型掺杂、材料质量提升及高亮度GaN基LED突破后，GaN基激光二极管（LDs）的受激辐射与激射现象相继被报道。然而，其实现高输出功率、高电光转换效率及长寿命经历了较长时间。直至2019年，日亚公司报道了具备上述性能的蓝光LDs，推动了GaN基蓝色激光二极管在多个领域的广泛应用。
解读: 该高功率长寿命GaN基蓝色激光二极管技术对阳光电源功率器件应用具有重要参考价值。虽然研究聚焦激光二极管，但其GaN材料高温可靠性验证（60℃老化20000小时）和高功率密度设计理念可借鉴至功率电子领域。对于ST系列储能变流器和SG光伏逆变器中的GaN功率器件应用，该研究揭示的材料稳定性机制和热管理方...
p-GaN HEMT在关态应力后恢复过程中阈值电压不稳定性的研究
Study of Vₜₕ Instability During Recovery After Off-State Stress in p-GaN HEMT
Yi-Huang Chen · Sheng-Yao Chou · Ming-Chen Chen · Ting-Chang Chang 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年10月
本研究对 p - GaN 栅极 AlGaN/GaN 高电子迁移率晶体管（HEMT）在关态应力（OSS）下的阈值电压（ ${\mathrm{V}}_{\mathbf {\text {th}}}$ ）不稳定性进行了研究。在应力施加过程中， ${\mathrm{V}}_{\mathbf {\text {th}}}$ 呈现出轻微的正漂移；然而，在恢复阶段的前 5 秒内会出现更明显的正漂移。同时，还分析了关态应力下栅极泄漏电流（ ${\mathrm{I}}_{\mathbf {\text {g}}}$ ）...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于p-GaN HEMT器件阈值电压稳定性的研究具有重要的战略意义。GaN基功率器件因其高频、高效、高功率密度特性，正成为下一代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、功率密度和系统可靠性提升。 该研究揭示了p-GaN HEMT在关断应力下...
一种具有Bang-Bang死区控制和电荷共享自举电路的GaN同步Buck变换器集成驱动器
An Integrated Driver With Bang-Bang Dead-Time Control and Charge Sharing Bootstrap Circuit for GaN Synchronous Buck Converter
Ching-Jan Chen · Pin-Ying Wang · Sheng-Teng Li · Yen-Ming Chen 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年8月
本文提出了一种用于氮化镓（GaN）同步Buck变换器的高频集成栅极驱动器。通过自适应Bang-Bang死区控制，该方案可在任意负载条件下最小化死区时间，从而降低GaN器件在反向导通期间的高频功率损耗。此外，提出的电荷共享自举电路确保了栅极驱动电压的充足性。
解读: 该技术对阳光电源的高频功率变换产品具有重要参考价值。随着光伏逆变器和储能PCS向高功率密度、高开关频率演进，GaN器件的应用日益广泛。该驱动器提出的自适应死区控制能有效解决GaN器件在高频工作下的反向导通损耗问题，提升整机效率。建议研发团队关注该集成驱动技术，将其应用于户用光伏逆变器或小型化储能变换...
基于双脉冲和多脉冲的GaN功率器件硬开关与软开关条件下动态导通电阻测试与评估
Dynamic on-State Resistance Test and Evaluation of GaN Power Devices Under Hard- and Soft-Switching Conditions by Double and Multiple Pulses
Rui Li · Xinke Wu · Shu Yang · Kuang Sheng · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年2月
本文针对GaN器件在转换器中的动态导通电阻（RDSON）行为进行了研究。鉴于零电压开关（ZVS）技术在高频功率转换中的广泛应用，研究构建了一个集成硬开关与软开关测试电路的动态RDSON测试平台，并对比评估了两种商用GaN器件在不同开关条件下的性能表现。
解读: 随着阳光电源在户用光伏逆变器及小型化储能PCS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。本文提出的动态RDSON测试方法对于评估GaN器件在实际高频开关工况下的损耗特性具有重要参考价值。建议研发团队在下一代高频化、小型化逆变器及充电桩产品设计中，引入此类动态测试...
高频功率变换器中GaN器件反向与正向导通下动态导通电阻的精确测量
Accurate Measurement of Dynamic on-State Resistances of GaN Devices Under Reverse and Forward Conduction in High Frequency Power Converter
Ke Li · Arnaud Videt · Nadir Idir · Paul Leonard Evans 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年9月
由于GaN晶体管结构中存在电荷俘获效应，器件在高频开关变换器（如ZVS模式）中运行时，动态导通电阻（R_DSon）会增加。本文提出了一种精确测量方法，用于评估GaN器件在反向和正向导通状态下的动态导通电阻变化，这对优化高频功率变换器的效率和可靠性至关重要。
解读: GaN器件在高频化、小型化趋势下对阳光电源的户用光伏逆变器及微型逆变器产品具有重要意义。该研究揭示的动态导通电阻特性直接影响高频变换器的效率评估与热设计。建议研发团队在开发下一代高功率密度组串式逆变器或充电桩模块时，参考该测量方法评估GaN器件在ZVS工况下的实际损耗，以优化驱动电路设计，提升系统整...
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AlN衬底的薄沟道AlGaN/GaN/AlN双异质结高电子迁移率晶体管
Thin-channel AlGaN/GaN/AlN double heterostructure HEMTs on AlN substrates via hot-wall MOCVD
Minho Kim · Alexis Papamichail · United States · Vanya Darakchieva · Applied Physics Letters · 2025年7月 · Vol.127
本文报道了通过热壁金属有机化学气相沉积法在AlN单晶衬底上生长的薄沟道AlGaN/GaN/AlN双异质结构高电子迁移率晶体管（HEMTs）。该结构利用AlN衬底优异的热导性和晶格匹配特性，有效抑制了器件中的应力与缺陷密度。透射电子显微镜和电学测试结果表明，高质量的GaN沟道层实现了均匀的二维电子气分布，室温下二维电子气浓度达8.5×10¹² cm⁻²，电子迁移率为1850 cm²/V·s。器件展现出良好的界面特性和载流子输运性能，为高频、高功率电子器件的发展提供了可行路径。
解读: 该薄沟道AlGaN/GaN/AlN双异质结构HEMT技术对阳光电源功率器件应用具有重要价值。AlN衬底的高热导率（320 W/m·K）可显著提升SiC/GaN功率模块的散热性能，特别适用于ST系列储能变流器和电动汽车驱动系统的高功率密度场景。高迁移率（1850 cm²/V·s）和二维电子气浓度（8....
一种基于dVDS/dt检测的具有自适应消隐时间生成的GaN HEMT短路保护电路
A GaN HEMT Short-Circuit Protection Circuit With Adaptive Blanking Time Generation Based on dVDS/dt Detection
Jiahui Lv · Yuan Yang · Yang Wen · Xingfeng Du 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2026年4月
氮化镓高电子迁移率晶体管（GaN HEMT）的短路保护对电力电子系统的可靠性至关重要。传统的去饱和检测法依赖于固定的消隐时间，若设置过长会导致短路期间功率损耗增加，引发热积累。本文提出了一种基于漏源电压变化率（dVDS/dt）检测的自适应消隐时间生成电路，旨在优化保护响应速度，提升GaN器件在短路故障下的可靠性。
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高功率密度要求的提升，GaN器件的应用潜力巨大。该研究提出的自适应短路保护技术，能够有效解决GaN器件在极端故障工况下的热应力问题，提升系统可靠性。建议研发团队关注该技术在下一代高频、高效率组串式逆变器及微型逆变器中的应用，通过优化驱动电路设计，在保证...
650V p-GaN HEMT单脉冲非钳位电感开关
UIS）失效机理与分析
Siyang Liu · Sheng Li · Chi Zhang · Ningbo Li 等9人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年11月
本文首次揭示了肖特基栅极p-GaN HEMT在单脉冲非钳位电感开关（UIS）下的耐受物理机制与失效机理。与Si/SiC器件不同，p-GaN HEMT通过将负载电感的能量存储在输出电容中来承受浪涌电流，而非通过雪崩击穿。
解读: GaN器件凭借高开关频率和高效率，是阳光电源未来提升户用光伏逆变器及小型化充电桩功率密度的关键技术方向。本文深入分析了p-GaN HEMT在极端工况下的UIS失效机理，对于优化逆变器功率模块的驱动电路设计、过压保护策略及可靠性评估具有重要指导意义。建议研发团队在后续高频化产品设计中，重点关注GaN器...
电磁脉冲诱导的GaN HEMT功率放大器失效分析
Electromagnetic Pulse Induced Failure Analysis of GaN HEMT Based Power Amplifier
Lei Wang · Changchun Chai · Tian-Long Zhao · Feng Wei 等10人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年1月
本文揭示了基于商用GaN HEMT的功率放大器（PA）模块在注入高功率电磁脉冲（EMP）后的性能退化及物理失效机制。通过系统性的阶梯脉冲注入实验，监测S参数等关键指标，确定了PA模块的退化与失效阈值。
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器件的应用潜力巨大。本文探讨的电磁脉冲（EMP）诱导失效机制，对提升公司功率模块在复杂电磁环境下的鲁棒性具有参考价值。建议研发团队关注宽禁带半导体在极端环境下的可靠性边界，优化驱动电路的抗干扰设计，以确保在iSolarCloud...
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7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...
硅基氮化镓单片半桥功率集成电路动态导通电阻的原位测量与物理机制
In Situ Measurement and Physical Mechanism of Dynamic RON in GaN-on-Si Monolithic Half-Bridge Power IC
Xin Yang · Hongchang Cui · Zineng Yang · Matthew Porter 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2026年1月
动态导通电阻（RON）是GaN高电子迁移率晶体管（HEMTs）的关键稳定性问题。在导电硅衬底上的GaN单片半桥中，由于背栅效应，高侧（HS）器件的动态RON比分立HEMT更严重。本文提出了一种原位测量方法，揭示了其物理机制，为提升高频功率集成电路的可靠性提供了理论支撑。
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功率密度要求的不断提升，GaN器件的应用已成为技术演进的重要方向。该研究揭示的单片半桥结构中背栅效应导致的动态RON问题，直接影响高频变换器的效率与长期可靠性。建议研发团队在后续高频化产品设计中，重点评估GaN集成电路的衬底耦合效应，优化驱动电路与布局设...
面向硬开关应用的GaN/Si混合开关设计与优化：考虑动态导通电阻与功率损耗
Design and Optimization of GaN/Si Hybrid Switch for Hard-Switching Application Considering Dynamic On-Resistance and Power Loss
Chen Song · Hui Li · Shan Yin · Yingzhe Wu 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2026年4月
针对GaN器件单管尺寸受限及并联应用挑战，本文研究了GaN/Si混合开关技术。通过分析动态导通电阻及功率损耗，优化了硬开关应用下的驱动与拓扑设计，为高功率密度变换器提供了一种兼顾成本与性能的解决方案。
解读: 该技术对阳光电源的组串式逆变器及户用储能系统具有重要参考价值。随着功率密度要求的提升，GaN/Si混合开关方案有望在小功率段替代纯Si或纯GaN方案，在降低成本的同时提升效率。建议研发团队关注该混合开关在微型逆变器及高频DC-DC变换器中的应用潜力，通过优化驱动电路解决并联均流与动态导通电阻问题，从...
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...
具备600V/10A开关能力的氮化镓结势垒肖特基二极管的雪崩与浪涌电流鲁棒性验证
Demonstration of Avalanche and Surge Current Robustness in GaN Junction Barrier Schottky Diode With 600-V/10-A Switching Capability
Feng Zhou · Weizong Xu · Fangfang Ren · Dong Zhou 等9人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年11月
本文通过选择性镁离子注入技术，显著提升了氮化镓（GaN）结势垒肖特基（JBS）二极管的雪崩鲁棒性和浪涌电流能力。该器件实现了830V击穿电压、150mΩ导通电阻及0.5V导通电压，为高可靠性电力电子应用提供了优异的静电性能。
解读: GaN器件在提升功率密度和转换效率方面具有显著优势，是阳光电源下一代高频化、小型化逆变器及充电桩产品的关键技术储备。本文提出的JBS二极管通过镁离子注入技术解决了GaN器件在雪崩和浪涌电流方面的可靠性痛点，这对于提升户用光伏逆变器和电动汽车充电桩在极端工况下的鲁棒性至关重要。建议研发团队关注该技术在...
基于高质量超薄缓冲层的高射频性能增强型GaN-on-Si HEMT器件，输出功率达5.32 W/mm
High RF Performance E-Mode GaN-on-Si HEMTs With Pₒᵤₜ of 5.32 W/mm Using High-Quality Ultrathin Buffer
Jiale Du · Bin Hou · Ling Yang · Yachao Zhang 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年3月
在本文中，我们报道了一种在高质量超薄缓冲层上制备的高性能增强型氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT），该超薄缓冲层是通过在高电阻率（HR）硅衬底上采用两步渐变（TSG）过渡结构实现的。由于TSG过渡结构能够使位错迅速湮灭，该超薄缓冲层的总位错密度（TDD）低至 ${1}.{7}\times {10} ^{{9}}$ cm $^{-{2}}$ ，这有助于改善电流和射频功率性能。因此，在该结构上制备的增强型GaN HEMT的最大漏极电流达到620 mA/mm，阈值电压（ ${V}_{\tex...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于硅基衬底的增强型GaN HEMT技术具有重要的战略价值。该技术通过创新的两步梯度过渡结构实现了超薄缓冲层的高质量外延生长，将位错密度降低至1.7×10⁹ cm⁻²，这为功率器件性能的突破奠定了基础。 在光伏逆变器和储能变流器领域，该技术展现的5.32 W/mm输出...
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