Peng Pan · Zujun Peng · Ke Li · Wei Wang · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年11月

本研究分析了以金刚石为散热基板的功率芯片封装结构的热-力特性，显著提升了GaN HEMT的性能。通过优化纳米银焊膏焊接工艺，实现了芯片与金刚石散热体间的可靠集成，有效增强了热点区域的散热能力。理论模拟表明，相较于传统MoCu散热器，金刚石散热器具有更优的散热性能和更低的热应力。实验结果表明，在27.3 W功耗下，结到壳的热阻降低53.4%，芯片表面最高温度下降45.3%，直流输出电流提升9.2%，且功率循环寿命超过33万次无失效，验证了金刚石散热封装在提升高功率器件热电性能与可靠性方面的有效性。

解读: 该金刚石散热封装技术对阳光电源功率器件热管理具有重要应用价值。在ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器中，GaN HEMT器件的高功率密度应用面临严峻散热挑战。研究展示的金刚石散热方案可使结壳热阻降低53.4%、芯片温度下降45.3%，直接提升器件电流输出能力9.2%，这对提高PowerTitan储...

Yanjie He · Zilong Chen · Yukun Zhang · Yudong Wang 等7人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年10月 · Vol.14

本文建立了适用于低温（143K/203K）环境的GaN HEMT开关瞬态解析模型，综合考虑温度依赖的I-V特性、电压相关寄生电容及反向有源区串扰效应。实验验证显示，开通/关断损耗误差分别低于6%/9%，时间误差低于7%/10%，证实其在低温下开关速度提升、损耗降低的机理。

解读: 该模型对阳光电源面向极端环境（如高海拔、极地光伏电站或太空能源系统）的下一代高效功率模块研发具有重要参考价值。尤其可支撑ST系列PCS及PowerTitan储能系统中GaN基双向变换器的低温损耗精准预测与热管理优化；建议在组串式逆变器高频化升级路径中开展GaN HEMT低温工况实测对标，并纳入iSo...

Jih-Sheng Lai · Hsin-Che Hsieh · Ching-Yao Liu · Wei-Hua Chieng 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年11月

本文旨在通过直接驱动门控和双脉冲测试来评估耗尽型氮化镓高电子迁移率晶体管（d 型 GaN HEMT）的开关能量。门极驱动电路采用了改进的共源共栅结构以实现“常关”操作，并配备了一个电荷泵电路，用于在关断操作时提供负的门极电压。本文从理论上阐述了这些特性，并通过实验结果进行了验证。与增强型功率 MOSFET 或 HEMT 类似，调节门极驱动电阻会影响开关速度和相关损耗，但 d 型 GaN HEMT 还具有通过门极电压控制降低关断损耗的额外特性。因此，本文的主要贡献在于提出并验证了采用直接驱动方法可...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于耗尽型GaN HEMT直接驱动技术的研究具有重要的战略价值。该技术通过改进的级联结构实现"常关"运行，并利用电荷泵电路提供负栅极电压，在关断损耗降低方面展现出显著优势，这与我们在光伏逆变器和储能变流器领域对高效率功率器件的需求高度契合。 对于阳光电源的核心产品而言...

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...

Matthieu Beley · Loris Pace · Arnaud Bréard · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年4月

Class E逆变器因驱动简单、效率高且元件数量少，广泛应用于甚高频功率变换领域。本文提出一种适用于任意负载阻抗、输出功率和开关频率的通用设计方法，并引入可视化工具辅助设计者确定最优工作点。根据不同应用需求，可对多个工作点的性能进行评估。以40.68 MHz、50 W、5 Ω无线功率传输负载为例，设计三种满足相同指标的方案，制作样机并实验验证。充分考虑氮化镓高电子迁移率晶体管（GaN HEMT）的非线性输出电容特性，实测逆变器在额定工作点的效率达到87.7%至89.8%。

解读: 该甚高频Class E逆变器通用设计方法对阳光电源GaN器件应用具有重要参考价值。文中针对GaN HEMT非线性输出电容特性的建模与优化设计思路，可直接应用于ST储能变流器和SG光伏逆变器的高频化设计，提升功率密度。40.68MHz频率下87.7%-89.8%的效率表现，验证了负载导向设计方法的有效...

Weihao Lu · Sheng Li · Weixiong Mao · Yanfeng Ma 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年4月

当共源共栅氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）在第三象限工作时，浪涌电流能力成为实际应用中的关键参数之一。本文研究了650 V共源共栅GaN HEMT在单脉冲浪涌电流应力下的失效行为和机制。对比实验结果表明，高浪涌电流及其导致的浪涌电压升高会使耗尽型（D型）GaN HEMT发生不可逆失效。进一步的物理失效分析将失效点定位在漏极电极附近。此外，通过混合模式仿真验证了，漏极电极附近的焦耳热会迅速积累，最终导致器件烧毁。此外，研究证明改善器件漏极金属焊盘的散热性能可提高浪涌电流能力，这为共源...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于级联GaN HEMT器件在单脉冲浪涌电流应力下失效机制的研究具有重要的工程应用价值。在光伏逆变器和储能变流器系统中，功率开关器件经常面临电网故障、负载突变等引发的浪涌电流冲击，GaN器件的第三象限工作能力直接关系到系统的可靠性和安全性。 该研究通过实验和仿真揭示了...

Feng Zhou · Tianyang Zhou · Can Zou · Rong Yu 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2024年11月

非雪崩型 p - GaN 栅高电子迁移率晶体管（HEMT）对于动态过电压（ ${V}_{\text {over.}}\text {)}$ ）和瞬态浪涌能量（ ${E}_{\text {sur.}}\text {)}$ ）冲击的鲁棒性对于器件应用至关重要，尤其对于高功率开关应用而言。在本研究中，通过精心构建从漏极到源极的能量耗散通道，所提出的器件成功具备了承受动态过电压并安全耗散浪涌能量的能力，实现了 1.85 kV 的最大动态过电压（ ${V}_{\text {over.}}$ ）和 11.7 ...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项p-GaN栅极HEMT器件的鲁棒性突破具有重要战略意义。该技术在非雪崩模式下实现了1.85kV的动态过压承受能力和11.7 J/cm²的浪涌能量耐受度，这一性能指标直接契合我们光伏逆变器和储能变流器在实际工况中面临的关键痛点。 在光伏逆变器应用中，电网扰动、雷击浪涌和...

Oguz Odabasi · Md. Irfan Khan · Xin Zhai · Harsh Rana 等5人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年9月

在本信函中，我们报道了一种新型增强型 N 极性深凹槽（NPDR）氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）。通过结合原子层蚀刻（ALE）和湿法蚀刻进行凹槽蚀刻实现了增强型模式操作。采用了具有高介电常数和高击穿场的 HfSiO 栅极电介质。通过等离子体辅助分子束外延（PAMBE）在低位错密度的轴向 N 极性 GaN 衬底上生长了外延结构。结果，在栅长（LG）为 75 nm 的情况下，实现了真正的常关操作，阈值电压为 +0.8 V，峰值饱和漏极电流为 1.5 A/mm，跨导为 0.55 S/mm...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项增强型N极深槽GaN HEMT技术具有重要的战略价值。该技术实现了真正的常关断（E-mode）特性，阈值电压达+0.8V，这对光伏逆变器和储能变流器的安全性和可靠性至关重要。相比传统常开型器件，增强型器件在系统失效时自动断开，可显著降低光伏和储能系统的安全风险。 该器...

Ya-Huan Lee · Po-Hsun Chen · Yu-Hsuan Yeh · Jui-Tse Hsu 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2024年12月

本研究对 p - 氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）的关态漏电流（ ${I} _{\text {off}}$ ）进行了分析。在漏极偏压较低（约低于 100 V）时，漏电流主要由源电极的穿通漏电流主导，随着偏压升高， ${I} _{\text {off}}$ 增大。然而，当漏极偏压处于中等水平（达到 400 V）时，由于栅极电子注入，穿通漏电流会减小。电子会注入到 GaN 缓冲层，间接导致 ${I} _{\text {off}}$ 减小。最后，当漏极偏压较高（达到 700 V）时，主要...

解读: 从阳光电源光伏逆变器和储能系统的核心应用场景来看，这项关于p-GaN HEMT器件关断态漏电流机理的研究具有重要的技术参考价值。GaN功率器件凭借其高频、高效、高功率密度的特性，正逐步成为新一代光伏逆变器和储能变流器的关键功率开关元件，直接影响系统的转换效率和可靠性。 该研究揭示了p-GaN HE...

Gain GBW: · Journal of Materials Science: Materials in Electronics · 2025年9月 · Vol.36.0

温度对用于高功率应用的高频AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）的性能和可靠性具有重大影响。尽管已有大量研究，但这些器件在宽温度范围内的多偏置行为仍缺乏充分理解。本研究通过从-40℃到150℃的温度范围内系统地分析直流特性、静电特性、非线性特性以及模拟/射频参数，填补了这一空白。通过对导通态与截止态电流、亚阈值特性、跨导（gm）及其导数，并结合三阶互调失真（IMD3）、1 dB压缩点（1-dB CP）和总谐波失真（THD）等参数进行评估，同时考察增益（Av）和栅极-漏极电容（Cgd）等...

解读: 该GaN HEMT温度特性研究对阳光电源功率器件应用具有重要价值。研究揭示的-40至150℃宽温范围内跨导、非线性失真(IMD3/THD)及射频性能退化规律,可直接指导ST系列PCS和SG逆变器中GaN器件的热管理设计与多工况优化。特别是温升导致的开态电流下降、关态漏电增加特性,为三电平拓扑的开关损...

Daniel C. Shoemaker · Kelly Woo · Yiwen Song · Mohamadali Malakoutian 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年9月

氮化镓高电子迁移率晶体管（HEMT）是当今 5G 功率放大器的关键组件。然而，器件过热问题使得商用器件不得不降额运行。本研究利用栅极电阻测温法，对一款 16 指 GaN/SiC HEMT 器件的顶部金刚石散热片的散热效果进行了研究。研究发现，在功率密度为 12 W/mm 时，厚度为 2 μm 的金刚石散热片可使栅极温度升高幅度降低约 20%。仿真结果表明，要使器件热阻（$R_{Th}$）降低 10%，金刚石厚度需大于 1.5 μm。对于厚度为 2 μm 的金刚石层，要实现热阻降低 10%，其热导...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项针对GaN HEMT器件的顶部金刚石散热技术具有重要的战略价值。GaN功率器件凭借其高频、高效、高功率密度特性，正成为我们下一代光伏逆变器和储能变流器的核心选择，但散热问题一直制约着器件在额定功率下的可靠运行。 该研究通过在GaN/SiC HEMT顶部集成2微米厚金刚...

Haochen Zhang · Zheng Wu · Longge Deng · Tao Chen 等5人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年8月

我们展示了一种适用于具有半透明栅电极的常关型 p - GaN 栅高电子迁移率晶体管（HEMT）的同步光子 - 电子驱动（SPED）方案。通过一个与器件栅极端子同步驱动的紫外发光二极管，该 HEMT 的传导电流可以同时通过光子和电子方式实现导通/关断，充分利用了两种驱动方案的优势并克服了它们的缺点。在导通状态下，由于光电增强导电性，与仅采用电子驱动方案相比，在获得相同导通电流时，栅极过驱动电压可降低约 3 V，同时实现相同的导通电阻。在关断状态下，SPED 方案中的电子栅极可以迅速从栅极堆叠中移除...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项同步光电驱动（SPED）技术针对p-GaN栅极HEMT器件的创新方案具有重要的战略意义。在光伏逆变器和储能变流器等核心产品中，功率半导体器件的性能直接决定了系统的效率、可靠性和功率密度。 该技术的核心价值在于通过紫外LED与电子栅极的协同驱动，实现了两个关键突破：首先...

Wenyao Feng · Lingyan Shen · Xuetong Zhou · Yufei Tian 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年3月

对具有浮动衬底的 p - 氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）组件的动态特性进行了全面而深入的评估，并与传统应用中具有源极连接衬底的器件进行了对比。深入分析表明，两种器件具有相似的退化模式，但在瞬态应力下动态性能的恶化程度不同。实验结果显示，在 200 V 的 ${V}_{\text {DS,off}}$ 应力下，具有浮动衬底的器件的 ${V}_{\text {TH}}$ 漂移为 2.6 V，导通电阻 ${R}_{\text {on}}$ 退化 30%，而具有源极连接衬底的器件的 ${...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于浮置衬底p-GaN HEMT器件动态特性的研究具有重要的技术参考价值。GaN功率器件是新一代光伏逆变器和储能变流器的核心开关元件，直接影响系统的功率密度、转换效率和可靠性。 该研究揭示了浮置衬底与源极连接衬底两种封装方案在动态性能上的显著差异。实验数据表明，在20...

Ander Udabe · Igor Baraia-Etxaburu · David Garrido Diez · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年5月

氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）凭借优异的导通电阻和开关速度，成为硅（Si）和碳化硅（SiC）器件的有力竞争者。本文重点研究了商业化增强型GaN晶体管的建模方法，通过实验验证了HD-GIT晶体管的行为模型，为高频功率变换器的设计与仿真提供了精确的理论支撑。

解读: GaN作为宽禁带半导体技术，是提升功率密度和转换效率的关键。对于阳光电源而言，该研究对户用光伏逆变器及小型化充电桩产品线具有重要参考价值。通过引入高精度的GaN行为模型，研发团队可在设计阶段更准确地评估高频开关损耗与电磁干扰（EMI），从而优化PCB布局与散热设计。建议在下一代高频、高功率密度户用逆...

Xingyuan Yan · Zhiqiang Wang · Yunchan Wu · Xiaojie Shi · IEEE Transactions on Power Electronics · 2026年3月

氮化镓（GaN）HEMT器件凭借极高的di/dt和dv/dt能力，在高性能功率应用中优势显著，但其布局寄生参数也导致多芯片并联时的均流难题。本文针对垂直换流结构建立了寄生耦合网络模型，提出了一种“手拉手”动态均流布局方案，有效提升了多芯片并联的电流分配均匀性。

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。该研究提出的“手拉手”均流布局方案，直接解决了多芯片并联时的寄生参数不平衡问题，对于优化阳光电源新一代高频、高功率密度逆变器及微型逆变器的功率模块设计具有重要参考价值。建议研发团队在后...

Peng Xue · Francesco Iannuzzo · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年5月

本文全面研究了共源共栅（Cascode）GaN HEMT在关断过程中产生的自持振荡现象。文章分析了振荡波形，指出振荡的发生受测试电路寄生参数影响，并深入探讨了其发生机理、不稳定性条件及相应的抑制策略，为高频功率变换器的可靠设计提供了理论依据。

解读: GaN器件在高频、高效率功率变换中具有显著优势，是阳光电源下一代户用光伏逆变器及小型化储能PCS产品提升功率密度的关键技术路径。本文针对Cascode GaN器件关断振荡的分析，对优化驱动电路设计、抑制EMI噪声及提升系统可靠性具有直接指导意义。建议研发团队在开发高频GaN逆变器时，重点参考文中关于...

Mingshuo Zhu · Kerui Li · Siew-Chong Tan · Shu Yuen Ron Hui · IEEE Transactions on Power Electronics · 预计 2026年5月

本文研究了氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）在兆赫兹（MHz）软开关运行下的开关性能与电热行为，重点关注转换效率、热稳定性及电磁干扰。研究指出，GaN器件的实际反向导通特性与厂商数据手册存在差异，并提出了相应的电热建模方法以优化高频应用。

解读: 随着阳光电源在户用光伏逆变器及小型化储能系统（如PowerStack）中对功率密度要求的不断提升，高频化是未来的核心趋势。GaN器件凭借其卓越的开关速度，是实现MHz级转换的关键。本文提出的电热建模方法，可直接应用于阳光电源研发部门对高频功率模块的热设计优化，有助于提升逆变器效率并缩小体积。建议研发...

作者未知 · IEEE Transactions on Power Electronics · 日期未知

氮化镓（GaN）HEMT凭借高效率和高功率密度成为新一代电力电子系统的核心。由于其独特的反向导通特性，GaN器件的反向压降远高于传统二极管，导致死区损耗显著。本文提出了一种基于数据手册的GaN HEMT全特性解析模型，旨在实现死区时间的精确优化，从而提升转换器效率。

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极致追求，GaN器件的应用前景广阔。该模型通过数据手册即可实现死区时间的精确优化，能够有效降低GaN基拓扑在开关过程中的损耗，提升产品能效。建议研发团队在开发下一代高频紧凑型组串式逆变器或微型逆变器时，引入该解析模型以优化驱动策略，...

Rustam Kumar · Suvendu Samanta · Tian-Li Wu · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年6月

p-GaN栅极GaN HEMT器件是实现功率电子应用中常关型操作的首选，但其存在阈值电压不稳定性问题。传统曲线追踪仪无法提供小于500μs的短脉冲，难以准确表征该特性。本文提出了一种新型测量电路，能够实现更短脉冲下的阈值电压不稳定性表征。

解读: 随着阳光电源在户用光伏逆变器及小型化充电桩产品中对高功率密度和高效率的需求日益增长，GaN器件的应用前景广阔。阈值电压不稳定性是影响GaN器件长期可靠性的关键因素。该研究提出的短脉冲测量技术，对于阳光电源研发团队评估GaN器件在实际高频开关工况下的老化特性、优化驱动电路设计以及提升产品可靠性具有重要...

P. T. Nandh Kishore · Sumit Kumar Pramanick · Soumya Shubhra Nag · IEEE Transactions on Industry Applications · 2024年10月

氮化镓高电子迁移率晶体管（GaN HEMT）的短路耐受时间（SCWT）较短，这对其可靠性提出了挑战，尤其在电动汽车充电器等中高功率应用中。本文基于电路中的状态变量和数据手册参数，对包含寄生元件的氮化镓高电子迁移率晶体管半桥结构中的短路故障瞬态进行建模。较高母线电压下的故障会导致瞬时功率损耗增加，进而使结温升高。这会导致器件的短路耐受时间缩短。该模型还用于估算不同直流母线电压下的故障清除时间。本文提出了一种用于氮化镓高电子迁移率晶体管的超快过流保护方案。该保护方案采用基于非侵入式印刷电路板嵌入式罗...

解读: 该研究对阳光电源的GaN器件应用具有重要参考价值。文中提出的PCB嵌入式Rogowski线圈过流保护方案可直接应用于ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的GaN功率模块设计中,有助于提升产品可靠性。特别是在1500V高压系统中,纳秒级故障检测能力可有效防止GaN器件损坏。该技术也可优化车载OBC充...