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基于场路耦合的SiC MOSFET电热耦合建模及其在浪涌期间结温计算中的应用
Electrical-Thermal Coupling Modeling of SiC MOSFETs Based on Field-Circuit Coupling and Its Application in Junction Temperature Calculation During Surges
作者未知 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年11月
芯片温度对于评估碳化硅金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（SiC MOSFET）的浪涌可靠性至关重要。与正常情况下传统依赖虚拟结温不同，评估浪涌条件下芯片上的非均匀温度分布对于器件的稳健性和现场可靠性至关重要。本文提出了一种用于计算 SiC MOSFET 温度的新型场 - 路耦合模型。所提出的场 - 路耦合模型能够在电路仿真平台内实现温度场和电路的协同计算，捕捉芯片上电气和热特性的空间分布。通过三种不同的测试条件验证了场 - 路耦合计算模型的有效性。分析了不同浪涌电流幅值下 SiC MOS...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项SiC MOSFET电热耦合建模技术具有重要的战略价值。作为光伏逆变器和储能系统的核心功率器件，SiC MOSFET在电网浪涌、短路故障等极端工况下的可靠性直接关系到产品的现场表现和质量口碑。 该论文提出的场路耦合模型突破了传统虚拟结温计算的局限性，能够精确预测芯片在...
单输入双输出数字门极驱动IC自动均衡两个并联SiC MOSFET的漏极电流变化
Single-Input Dual-Output Digital Gate Driver IC Automatically Equalizing Drain Current Variations of Two Parallel-Connected SiC MOSFETs
作者未知 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年9月
本文提出了一种单输入、双输出数字栅极驱动器（DGD）集成电路，以解决两个并联碳化硅（SiC）金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET）中器件特性变化问题以及印刷电路板（PCB）上寄生电感变化问题。本文在全球范围内首次实现了以下所有目标：1）在栅极驱动器集成电路上完全集成两个传感器输出处理电路、两个数字栅极驱动器以及检测和均衡两个并联碳化硅 MOSFET 漏极电流变化所需的控制器；2）在闭环中均衡每个 MOSFET 漏极电流的直流和浪涌分量；3）在总共四种条件下进行漏极电流均衡的演示...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项单输入双输出数字栅极驱动IC技术具有重要的战略价值。在我们的大功率光伏逆变器和储能变流器产品中，SiC MOSFET并联应用已成为提升功率密度和效率的关键技术路径。当前业界面临的核心挑战正是该论文所针对的问题：器件特性差异和PCB寄生参数不一致导致的电流不均衡，这直接影...
功率MOSFET零电压开关
ZVS）的再探讨
Matthias Kasper · Ralph Burkat · Ferald Deboy · Johann Kolar · IEEE Transactions on Power Electronics · 2016年1月
本文针对高效率、高功率密度变换器对零电压开关（ZVS）的需求，指出判断ZVS实现的关键在于考虑MOSFET内部存储电荷。文中提出了LI²≥2Qoss的判定条件，并分析了软开关不完全时的损耗情况，为功率变换器的设计提供了理论依据。
解读: 该研究直接关系到阳光电源核心产品（如组串式逆变器、PowerTitan储能系统及DC-DC变换模块）的效率提升与功率密度优化。随着SiC等宽禁带半导体在阳光电源产品中的广泛应用，准确评估Qoss对实现ZVS至关重要。建议研发团队在设计高频DC-DC变换级（如储能PCS的升压电路）时，严格遵循LI²≥...
考虑非线性结电容的改进型碳化硅功率MOSFET模型
Improved SiC Power MOSFET Model Considering Nonlinear Junction Capacitances
Zhuolin Duan · Tao Fan · Xuhui Wen · Dong Zhang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年3月
碳化硅（SiC）功率MOSFET因其高功率和高频特性被广泛应用于电力电子变换器。为在设计阶段有效预测其性能，本文提出了一种基于SPICE语言的简单且有效的改进型SiC MOSFET行为模型，重点解决了非线性结电容对器件开关特性的影响。
解读: 该研究对阳光电源的核心业务至关重要。随着公司组串式逆变器和PowerTitan系列储能变流器向更高功率密度和更高开关频率演进，SiC器件的应用已成为提升效率的关键。该改进模型能更精确地模拟SiC器件在复杂工况下的开关损耗与电磁干扰（EMI）特性，有助于研发团队在设计阶段优化驱动电路与PCB布局，从而...
老化对碳化硅MOSFET温度敏感电参数影响的评估
Evaluation of Aging's Effect on Temperature-Sensitive Electrical Parameters in SiC mosfets
Fei Yang · Enes Ugur · Bilal Akin · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年6月
温度敏感电参数（TSEPs）常用于碳化硅（SiC）MOSFET的结温监测与过温保护。然而，器件老化会干扰TSEPs的准确性，导致结温测量误差。本文全面研究了老化对多种TSEPs的影响，并提出了相应的评估方法，旨在提升功率器件在长期运行中的状态监测精度与可靠性。
解读: 随着阳光电源在组串式逆变器、PowerTitan储能系统及风电变流器中大规模应用SiC功率器件，提升系统功率密度与效率的同时，如何确保高频高温下的长期可靠性成为关键。本文研究的TSEPs老化补偿技术，可直接应用于iSolarCloud智能运维平台，实现对核心功率模块的在线健康状态（SOH）评估与故障...
通过补偿传播延迟实现多兆赫兹开关应用的自同步E类谐振整流器
Self-Synchronized Class E Resonant Rectifier by Compensating Propagation Delay for Multi-MHz Switching Applications
Minki Kim · Jungwon Choi · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年11月
本文提出了一种自同步高频E类谐振整流器，旨在补偿因传播延迟导致的同步信号失配问题。通过使用MOSFET等有源器件替代二极管进行同步整流，可有效提升功率转换系统的效率。即使在采用MOSFET的情况下，产生精确的同步信号仍具有挑战性，本文针对该问题进行了优化。
解读: 该技术聚焦于兆赫兹（MHz）级高频功率变换，对于阳光电源而言，其核心价值在于提升功率密度和减小磁性元件体积。在户用光伏逆变器及小型化充电桩产品线中，若能通过该技术实现高频高效整流，将显著降低系统体积与散热成本。建议研发团队关注该拓扑在宽禁带半导体（如GaN）应用中的表现，评估其在下一代高功率密度轻量...
基于门极脉冲的SiC MOSFET器件在线温度测量方法
Online Temperature Measurement Method for SiC MOSFET Device Based on Gate Pulse
Xianwei Meng · Meng Zhang · Shiwei Feng · Yidan Tang 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年4月
本文提出了一种基于SiC MOSFET漏源电流（Ids）与器件温度线性关系的在线测温新方法。通过研究SiC MOSFET转移特性曲线的温度敏感性，实现了在不增加额外硬件电路的情况下，利用门极脉冲信号对功率器件进行实时温度监测，为提升功率模块的运行可靠性提供了技术支撑。
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SiC器件在组串式光伏逆变器及PowerTitan/PowerStack储能变流器中的大规模应用，精确的结温监测是实现器件寿命预测与主动热管理的关键。该方法无需额外硬件，可直接集成于iSolarCloud智能运维平台，通过实时监控SiC模块热状态，...
并联SiC MOSFET不平衡开关电流与损耗的定量分析模型
A Quantitative Analytical Model of Paralleled SiC MOSFETs for Calculating Unbalanced Switching Currents and Energy
Jianwei Lv · Cai Chen · Yiyang Yan · Baihan Liu 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年12月
并联SiC MOSFET间的不均匀动态电流会导致开关损耗失衡，影响电路可靠性。本文提出了一种定量评估并联SiC MOSFET开关过程中动态电流不平衡的分析模型，旨在解决现有建模方法在精度与计算复杂度方面的挑战，为电力电子电路的设计与应用提供理论支撑。
解读: 该研究直接服务于阳光电源的高功率密度产品设计。在PowerTitan储能系统及大功率组串式/集中式光伏逆变器中，SiC MOSFET的并联应用是提升效率和减小体积的关键。该定量模型能够帮助研发团队在设计阶段精确评估电流不平衡带来的热应力分布，优化驱动电路布局与参数匹配，从而提升功率模块在极端工况下的...
电压源三电平变换器中的超结MOSFET：动态行为与开关损耗的实验研究
Superjunction MOSFETs in Voltage-Source Three-Level Converters: Experimental Investigation of Dynamic Behavior and Switching Losses
Xibo Yuan · Niall Oswald · Philip Mellor · IEEE Transactions on Power Electronics · 2015年12月
本文通过实验测量，研究了混合技术（硅MOSFET、硅超结MOSFET与碳化硅二极管）三电平中点钳位（NPC）变换器中MOSFET的开关行为与损耗。超结MOSFET凭借低导通电阻和快速开关特性，在实现三相电压源变换器的高效率与高开关频率运行方面具有显著潜力。
解读: 该研究对阳光电源的组串式光伏逆变器及PowerStack储能系统具有重要参考价值。随着功率密度要求的提升，三电平拓扑已成为主流。超结MOSFET与SiC二极管的混合应用方案，可在不显著增加成本的前提下，有效降低开关损耗并提升系统效率。建议研发团队在下一代高频化逆变器设计中，重点评估超结MOSFET在...
采用准两电平运行方式减小钳位二极管体积的SiC三电平中点钳位变换器
SiC Three-Level Neutral-Point-Clamped Converter With Clamping Diode Volume Reduction Using Quasi-Two-Level Operation
Xiang Lin · Dong Dong · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年8月
中压SiC MOSFET在固态变压器和多电平变换器领域备受关注。本文提出一种准两电平运行方式，旨在优化三电平中点钳位（NPC）变换器中钳位二极管的体积。通过该方法，可有效简化高压应用中的电压平衡问题，提升功率密度，为高频、高功率密度变换器设计提供新思路。
解读: 该技术对阳光电源的组串式逆变器及大型储能系统（如PowerTitan系列）具有重要参考价值。随着光伏和储能系统向更高电压等级（如1500V及以上）和更高功率密度演进，SiC器件的应用已成为提升效率的关键。准两电平运行方式能有效降低钳位二极管的损耗与体积，有助于进一步缩小逆变器和PCS的体积，提升系统...
光触发自适应零电压开关
Optically Triggered Self-Adaptive Zero Voltage Switching
Borong Hu · Yunlei Jiang · Luke Shillaber · Hengyu Wang 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年9月
零电压开关（ZVS）能提升电力电子效率，但受功率半导体非线性寄生电容及负载电流变化影响，实现难度较大。本文提出一种利用SiC MOSFET本征电致发光（EL）特性的自适应ZVS方法，通过在每个开关周期自动调节开关频率，实现最优ZVS控制。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线具有重要价值。在组串式光伏逆变器和PowerTitan/PowerStack储能变流器（PCS）中，SiC器件已成为提升功率密度和效率的关键。利用SiC本征电致发光实现自适应ZVS，可有效降低开关损耗，解决宽禁带器件在复杂工况下的软开关控制难题。建议研发团队关注该传感机制...
一种用于高压SiC MOSFET的自适应电流源栅极驱动器
An Adaptive Current-Source Gate Driver for High-Voltage SiC mosfets
Gard Lyng Rodal · Dimosthenis Peftitsis · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年2月
本文提出了一种具有自适应功能的新型SiC MOSFET电流源栅极驱动器。该驱动器旨在解耦并改善di/dt和dv/dt的可控性，同时相较于传统的图腾柱电压源驱动器，显著降低了开关延迟时间。
解读: 随着阳光电源在组串式光伏逆变器和PowerTitan系列储能系统中大规模应用高压SiC MOSFET，开关损耗与电磁干扰（EMI）的平衡成为提升功率密度的关键。该自适应驱动技术能有效优化SiC器件的开关轨迹，在保证高效率的同时抑制电压尖峰，对提升逆变器及PCS产品的功率密度和可靠性具有重要参考价值。...
一种基于偏置温度不稳定性
BTI）的功率MOSFET退化路径依赖性识别方法
Xuerong Ye · Qisen Sun · Ruyue Zhang · Yifan Hu 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年10月
偏置温度不稳定性（BTI）是导致功率MOSFET关键运行参数退化的主要可靠性问题。准确识别退化的路径依赖性对于量化任务剖面下的累积退化至关重要，该研究旨在确定应力交互作用对器件退化的具体影响机制。
解读: 该研究直接关系到阳光电源核心产品（如组串式/集中式逆变器、PowerTitan/PowerStack储能系统）中功率模块的长期可靠性。随着产品向高功率密度和宽禁带半导体（SiC/GaN）应用演进，BTI效应导致的退化评估变得尤为关键。该方法可集成至iSolarCloud智能运维平台，通过对MOSFE...
用于并联SiC MOSFET动态电流精确测量的增强型di/dt-RC传感结构
Enhanced di/dt-RC Sensing Structure for Accurate Dynamic Current Measurement in Paralleled SiC MOSFETs
Che-Wei Chang · Dong Dong · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年7月
并联SiC MOSFET是提升大功率应用电流能力的经济方案，但动态电流不平衡会导致损耗分布不均及热失效风险。本文提出一种增强型di/dt-RC传感结构，旨在实现对高di/dt动态电流的精确监测，从而为并联器件的电流均衡与保护提供技术支撑。
解读: 该技术对阳光电源的高功率密度产品线（如PowerTitan储能系统、组串式光伏逆变器及风电变流器）具有重要意义。随着公司产品向更高功率等级和SiC技术路线演进，并联SiC MOSFET的应用日益广泛。该传感结构能有效解决并联器件间的动态电流不平衡问题，提升功率模块的可靠性与热管理水平。建议研发团队关...
SiO2/Al2O3栅介质SiC沟槽MOSFET中载流子各向异性输运研究
Anisotropic Carrier Transport in SiC Trench MOSFETs With SiO2/Al2O3 Gate Dielectrics
Jinyi Xu · Zhanwei Shen · Xuan Tang · Yu Huang 等7人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年12月 · Vol.73
本文实验揭示了低温沉积Al2O3栅介质SiC沟槽MOSFET中晶面取向依赖的载流子输运各向异性：(1̄100)侧壁沟道迁移率达31.6 cm²/V·s，比(11̄20)面高41%，击穿场强高4%；(1̄100)面更有效抑制Al/O扩散，提升SiC/介质界面质量。
解读: 该研究对阳光电源组串式逆变器、ST系列PCS及PowerTitan储能系统所用SiC功率模块的可靠性与效率提升具直接价值。优化(1̄100)晶面沟槽结构可降低导通损耗、提升高温高频工况下器件鲁棒性。建议在下一代SiC功率模块封装设计中协同晶向布局与界面钝化工艺，并在iSolarCloud平台中集成基...
基于开通延迟的SiC MOSFET实时结温测量及老化补偿方法
Turn-on Delay Based Real-Time Junction Temperature Measurement for SiC MOSFETs With Aging Compensation
Fei Yang · Shi Pu · Chi Xu · Bilal Akin · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年2月
在线结温监测对电力电子变换器的过温保护与状态监测至关重要。针对SiC MOSFET缺乏现场可靠性数据的问题，本文提出利用开通延迟时间作为温度敏感电参数（TSEP），并引入老化补偿机制，实现高精度的实时结温测量，提升功率器件在复杂工况下的运行可靠性。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线具有极高价值。随着公司组串式逆变器和PowerTitan/PowerStack储能系统向高功率密度、高效率方向演进，SiC器件的应用日益广泛。实时结温监测与老化补偿技术不仅能提升逆变器和PCS在极端环境下的过温保护精度，还能通过状态监测实现预测性维护，降低运维成本。建议研...
碳化硅与硅功率MOSFET栅极电容特性再探
Gate Capacitance Characterization of Silicon Carbide and Silicon Power mosfets Revisited
Roger Stark · Alexander Tsibizov · Ivana Kovacevic-Badstuebner · Thomas Ziemann 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年9月
本文探讨了功率MOSFET的栅极电容-电压（C-V）特性对器件动态性能的影响。准确的C-V表征对于评估开关行为及校准紧凑模型中的集总等效电容至关重要，本文对此进行了全面分析。
解读: 该研究直接服务于阳光电源核心产品线的功率器件选型与驱动优化。随着公司在组串式逆变器和PowerTitan储能系统中大规模应用SiC MOSFET，精确的栅极电容建模对于优化驱动电路设计、降低开关损耗及提升电磁兼容性（EMC）至关重要。建议研发团队利用该研究方法，针对高频化趋势下的SiC器件进行更精细...
一种用于串联SiC MOSFET的通用短路检测与保护方案
A Universal Short-Circuit Detection and Protection Scheme for Series-Connected SiC MOSFETs
Ye Zhou · Liang Xian · Xu Wang · Dan Yang · IEEE Transactions on Power Electronics · 预计 2026年5月
在高功率变换器中，通过串联SiC MOSFET以提升电压等级并简化拓扑结构是一种有效方案。然而，除了正常开关过程中的动态电压均衡外，短路检测与保护同样至关重要。由于驱动时序偏差及器件间I-V特性的固有失配，串联器件的短路保护面临巨大挑战。本文提出了一种通用的短路检测与保护方案，旨在解决串联SiC MOSFET在故障工况下的可靠性问题。
解读: 该技术对阳光电源的高压组串式逆变器及大型储能系统（如PowerTitan系列）具有重要参考价值。随着光伏与储能系统向更高直流侧电压（1500V及以上）演进，SiC器件的应用日益广泛。串联技术能有效降低对单管耐压等级的极端要求，但其带来的动态均压与短路保护难题是工程落地的瓶颈。该方案提出的保护机制可提...
用于零电压开关的功率MOSFET四边形电流模式并联技术
Quadrilateral Current Mode Paralleling of Power MOSFETs for Zero-Voltage Switching
Yanfeng Shen · Yunlei Jiang · Hui Zhao · Luke Shillaber 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年5月
本文提出了一种用于并联功率MOSFET的通用零电压开关（ZVS）方案。通过在并联MOSFET半桥的中点（交流端）引入非耦合或反向耦合的差模换流电感，并结合基于时间延迟的控制策略，产生流经这些电感的循环电流，从而实现ZVS。该方案有效提升了高功率密度变换器的开关效率。
解读: 该技术对于阳光电源的高功率密度逆变器及储能变流器（PCS）产品线具有极高的应用价值。随着PowerTitan等大功率储能系统及组串式逆变器向更高功率密度演进，单管MOSFET并联带来的开关损耗和均流问题日益突出。该四边形电流模式并联技术通过优化换流路径实现ZVS，可显著降低开关损耗，提升整机效率。建...
快速开关条件下SiC功率MOSFET三种端间电容模型的精度研究
Accuracy of Three Interterminal Capacitance Models for SiC Power MOSFETs Under Fast Switching
Roger Stark · Alexander Tsibizov · Neha Nain · Ulrike Grossner 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年8月
本文全面分析了具有横向沟道的垂直结构碳化硅（SiC）功率MOSFET的非线性电压相关电容，重点研究了快速开关瞬态过程。通过二维TCAD仿真提取了依赖于栅源电压（Vgs）和漏源电压（Vds）的电容特性（Cgs, Cgd, Cds），并评估了三种不同模型在高速开关环境下的精度。
解读: SiC器件是阳光电源提升逆变器功率密度和转换效率的核心。随着组串式逆变器及PowerTitan储能系统向更高开关频率发展，精确的电容模型对于优化驱动电路设计、抑制电压尖峰及降低电磁干扰（EMI）至关重要。本文提出的建模方法可直接应用于阳光电源功率模块的选型与驱动参数优化，有助于提升系统在极端工况下的...
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