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...

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...

Julius Zettelmeier · Raffael Schwanninger · Martin März · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年4月

氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）和硅金属氧化物半导体场效应晶体管功率器件在低温环境下的传导损耗大幅降低。因此，目前航空研究领域对低温冷却技术展开了广泛研究。然而，这样的低温环境会引发一种此前基本未被关注但对安全至关重要的“热失控”现象，且随着冷却液温度的降低，该现象会愈发严重。这种效应的产生是因为芯片产生的损耗随温度升高而增加的速度，比芯片能够传导出去的热量增加的速度更快。与室温下的常见情况不同，随意增大温度波动幅度并不能实现更高的电流密度。相反，当达到某个临界点后，系统将进入热自...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这篇论文揭示的低温功率半导体热失控现象具有重要的前瞻性意义，但也提示了潜在的技术风险。 GaN HEMT等功率器件在低温环境下导通损耗显著降低，这与我们在光伏逆变器和储能变流器中追求的高效率目标高度契合。特别是在大功率集中式逆变器和MW级储能系统中，若能通过低温冷却技术将...

作者未知 · IEEE Electron Device Letters · 2024年12月

在本研究中，我们首次提出了一种用于氮化镓（GaN）基氮化镓结构的高梯度（HG）阶梯式碳（阶梯式 - C）掺杂缓冲层设计，以提升器件的射频性能。该设计不仅避免了铁拖尾效应对二维电子气（2DEG）的影响，还能有效减轻再生长界面处硅杂质导致的界面传导损耗。最重要的是，HG 阶梯式 - C 缓冲层设计显著缓解了与高浓度碳相关的俘获效应。采用 HG 阶梯式 - C 缓冲层的 GaN 基氮化镓高电子迁移率晶体管（HEMT）实现了 249 V 的击穿电压，319 mS/mm 的峰值跨导（ ${g}_{\tex...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项GaN-on-GaN HEMT技术展现出显著的战略价值。该技术通过创新的高梯度阶梯式碳掺杂缓冲层设计，实现了15.1 W/mm的业界领先功率密度和57.2%的功率附加效率，这些性能指标直接契合我们在光伏逆变器和储能变流器领域对高功率密度、高效率功率器件的核心需求。 对...

Jian Chen · Qiang Hu · Kexin Yang · Pengcheng Xu 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2026年4月

氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管因高开关速度和低导通电阻被广泛应用，但其高频特性易引发电路不稳定性。本文研究了半桥电路中无阻尼振荡的产生机制，该振荡会导致功率损耗增加甚至器件击穿，对电力电子系统的可靠性构成挑战。

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器件的应用成为技术演进的重要方向。本文揭示的半桥电路振荡机制对于优化逆变器功率模块的PCB布局、驱动电路设计及EMI抑制具有直接指导意义。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，参考该研究成果，通过...

Sungtaek Hwang · Eun Pyo Hong · Min-Ki Kim · Dong Keun Jang 等5人 · IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology · 2025年9月 · Vol.16

本文研究垂直堆叠级联GaN功率模块的热行为，揭示互加热、散热路径受限及焊料空洞三大热挑战。FEA仿真与实验表明：堆叠结构峰值温升比横向结构高约30%，空洞（尤其Si MOSFET下方）加剧热点；温度循环摆幅被提出为新可靠性指标。仿真与实测偏差<1.5%。

解读: 该研究对阳光电源ST系列PCS、PowerTitan储能系统及组串式逆变器中高频、高功率密度GaN功率模块的热设计具有直接指导价值。焊料空洞控制与多层堆叠热路径优化可提升PCS在高温工况下的长期可靠性；建议在下一代宽禁带半导体驱动的逆变器/PCS研发中强化有限元热-电耦合仿真，并将‘温度摆幅’纳入模...

Sungtaek Hwang · Eun Pyo Hong · Min-Ki Kim · Dong Keun Jang 等5人 · IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology · 2025年9月

与传统的横向配置相比，垂直堆叠式共源共栅氮化镓（GaN）功率器件具有显著的电气优势，包括降低寄生电感、设计紧凑以及功率密度高等。然而，将硅MOSFET直接堆叠在GaN HEMT上方会带来重大的热挑战。本研究确定了三个主要的热问题：芯片之间的相互加热、散热路径受限以及焊料空洞导致的热退化。有限元分析（FEA）模拟表明，由于这些影响，堆叠式设计的峰值温度比横向设计大约高30%。模拟还显示，焊料空洞，尤其是硅MOSFET下方的焊料空洞，会干扰垂直热流并加剧热点的形成。通过使用定制制造的模块在重复开关操...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，该论文揭示的垂直堆叠共源共栅GaN功率模块技术对我们在光伏逆变器和储能系统领域的产品升级具有重要参考价值。垂直堆叠架构能够显著降低寄生电感、提升功率密度，这与我们追求高效率、小型化逆变器的产品路线高度契合，特别是在户用储能和工商业储能系统中，紧凑设计可直接转化为系统成本优势...

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...

Muhammed Ajmal C N · Bhanu Teja Vankayalapati · Sandeep R. Bahl · Fei Yang 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2026年2月

动态高温工作寿命（DHTOL）测试是验证功率器件在实际系统运行模式下可靠性的关键手段。本文提出了一种基于DHTOL的测试方法，专门用于研究氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）在存在大漏源电压振荡应用场景下的开关可靠性，为宽禁带器件的寿命评估提供了新思路。

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器件的应用日益广泛。该文提出的DHTOL测试方法对于评估GaN器件在复杂开关瞬态下的长期可靠性具有重要参考价值。建议研发团队在引入GaN功率模块时，参考此方法建立针对性的动态应力测试标准，以规避高频开关引起的电压振荡导致的失...

Nicola Modolo · Carlo De Santi · Sebastien Sicre · Andrea Minetto 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年6月

本文深入分析了增强型肖特基p-GaN栅极HEMT器件中正向阈值电压的不稳定性。通过定制的测试平台，研究了从微秒到数百秒时间跨度内，阈值电压漂移与电压、温度及栅极漏电流之间的依赖关系，为理解宽禁带器件的长期可靠性提供了关键数据支持。

解读: GaN器件作为下一代功率半导体，在阳光电源的户用光伏逆变器及小型化充电桩产品中具有极高的应用潜力，能显著提升功率密度和转换效率。本文研究的p-GaN栅极不稳定性是制约其大规模商业化应用的关键可靠性问题。建议阳光电源研发团队关注该漂移特性对逆变器长期运行中驱动电路设计及开关频率优化的影响，特别是在高温...

Cheng-Hsien Lin · Chien-Hung Yeh · Po-Hsun Chen · Ting-Chang Chang 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年1月

本研究聚焦于D模式氮化镓基金属-绝缘体-半导体高电子迁移率晶体管（MIS - HEMT）实际运行过程中出现的异常击穿问题。测量统计结果显示，体浮空器件的击穿电压（ ${V}_{\text {BD}}\text {)}$ 达到1653 V；然而，体接地器件在1161 V时就发生了早期击穿。通过高温反向偏置（HTRB）退化机制，发现由于体接触导致沟道层能带存在差异。实验结果表明，该现象与漏致势垒降低（DIBL）相对应，导致沟道提前开启。技术计算机辅助设计（TCAD）仿真表明，与体浮空状态相比，体接地...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于GaN基MIS-HEMT器件绝缘层击穿机理的研究具有重要的工程应用价值。GaN功率器件凭借其高频、高效、高功率密度特性，正成为我们新一代光伏逆变器和储能变流器的核心技术方向，直接影响系统的功率密度提升和成本优化。 该研究揭示的体接地耦合效应对我们的产品设计具有关键...

Lurenhang Wang · Yishun Yan · Mingcheng Ma · Xizhi Sun 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年5月

与传统的硅金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（Si MOSFET）相比，氮化镓高电子迁移率晶体管（GaN HEMT）具有更快的开关速度。在GaN HEMT的关断过程中，电流的快速下降会导致严重的漏源电压过冲和电磁干扰，这限制了其可靠性和应用场景。为解决这些问题，本文提出了一种基于磁耦合闭环控制（MCCLC）的GaN HEMT有源栅极驱动器。在MCCLC中，布置在功率回路附近的线圈能够在完全电气隔离的条件下，准确地提供功率侧的电流变化率（di/dt）反馈，这比传统方法更可靠。所提出的方法不需...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于磁耦合闭环控制的GaN HEMT有源栅极驱动技术具有重要的战略价值。在光伏逆变器和储能变流器等核心产品中，GaN功率器件的应用是实现高功率密度、高效率的关键路径，但关断过程中的电压过冲和EMI问题一直制约着其在大功率场景的可靠应用。 该技术通过磁耦合方式实现di/...

Yuxi Zhou · Jiejie Zhu · Bowen Zhang · Qiyu Wang 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年4月

本文展示了用于低压应用的、基于6英寸硅衬底且具有出色射频性能的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）。采用金属有机化学气相沉积法再生长n⁺ - InGaN欧姆接触，整片晶圆上的欧姆接触电阻平均值达到<0.08 Ω·mm。该器件栅长为220 nm，源漏间距为2.2 μm，饱和电流高达1689 mA/mm，峰值跨导为436 mS/mm。将晶圆减薄至100 μm后，对栅宽（Wg）为2×100 μm的HEMT在3.6 GHz下进行负载牵引测量，结果表明，在5 - 15 V的低漏极电压（Vd）下...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，该论文展示的基于6英寸硅基底的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）技术具有重要的战略参考价值，但其应用方向与我司核心产品存在显著差异。 该技术的核心优势在于低电压（5-15V）下的射频性能优化，在3.6GHz频段实现了业界领先的功率密度（最高4.35W/mm）...

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...

Yijun Shi · Dongsheng Zhao · Zhipeng Shen · Lijuan Wu 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年8月

本工作系统研究了肖特基栅 p - GaN 高电子迁移率晶体管（HEMT）在不同栅极和漏极偏置条件下的静电放电（ESD）鲁棒性。在高 $V_{\text {DS}}$（$\ge 40$ V）条件下，栅极端的 ESD 鲁棒性严重受损，此时协同的高电压/电流会引发热失控，造成不可逆损坏。在 $V_{\text {DS}} = 5$ - 30 V 时，以陷阱为主导的 $V_{\text {TH}}$ 漂移（最高达 0.68 V）与 $1200\times N_{\text {it0}}$ 的增加相关，且...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于肖特基栅p-GaN HEMT静电放电（ESD）鲁棒性的研究具有重要的工程应用价值。GaN功率器件凭借其高频、高效、高功率密度特性，正逐步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，而ESD可靠性是制约其大规模应用的关键瓶颈。 该研究系统揭示了p-GaN H...

Jui-Sheng Wua · Chen-Hsi Tsaib · You-Chen Wenga · Edward Yi Chang · Solid-State Electronics · 2025年12月 · Vol.230

摘要 超薄势垒AlGaN/GaN HEMT提供了一种无需栅极刻蚀的解决方案，但存在较高的导通电阻和电流退化问题。在本研究中，制备了具有1 nm GaN盖层和5 nm Al0.22Ga0.78N势垒的超薄势垒AlGaN/GaN异质结构，并在其上沉积了四种不同厚度（50、60、150和220 nm）的LPCVD SiN钝化层，以解决薄势垒结构相关的载流子浓度低的问题。其中，采用220 nm LPCVD-SiN钝化的器件实现了高达907 mA/mm的最大漏极电流（ID,max）和最低的8.9 Ω·mm...

解读: 该超薄势垒GaN HEMT技术对阳光电源功率器件应用具有重要价值。通过LPCVD SiN钝化优化,器件实现907mA/mm高电流密度和8.9Ω·mm超低导通电阻,可直接应用于ST系列PCS和SG逆变器的GaN功率模块设计。超薄势垒结构免栅槽刻蚀的特性可简化工艺、提升可靠性,特别适合三电平拓扑中的高频...

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...

Hyeong Jun Joo · Gyuhyung Lee · Yoojin Lim · Brendan Hanrahan 等5人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年10月

在本研究中，我们探究了AlGaN势垒层的退极化场效应对采用AlScN/HfO₂栅堆叠结构的铁电GaN高电子迁移率晶体管（FeHEMT）的影响。我们制备并表征了凹槽栅和非凹槽栅两种结构，不仅用于比较记忆窗口和阈值电压可调性，还用于分析退极化场效应对循环特性和耐久性的影响。快速斜坡脉冲电流 - 电压测量通过排除AlScN层的铁电极化切换，揭示了这两种结构之间的差异。由于减少了AlGaN层，实现并保持了优异的铁电切换特性。凹槽栅FeHEMT在基于GaN的新兴存储器和神经形态器件方面具有良好的应用前景。

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项铁电GaN HEMT技术虽然聚焦于存储器和神经形态器件，但其底层的GaN功率器件创新对我们的核心业务具有潜在战略价值。 **技术关联性分析**：阳光电源的光伏逆变器和储能变流器高度依赖高性能功率半导体。该研究通过优化AlScN/HfO2栅极堆栈和采用凹栅结构，显著降低...

作者未知 · IEEE Electron Device Letters · 2025年2月

本研究展示了一种氮化镓（GaN）增强型单片双向开关（MBDS），其在两种极性下的击穿电压（BV）均高于3.3 kV。该MBDS是在蓝宝石衬底上的双p - GaN栅高电子迁移率晶体管（HEMT）平台上实现的。它采用了一种新颖的双结终端扩展设计来进行电场管理，该设计基于栅极堆叠中的p - GaN层构建，无需外延再生长。这款GaN MBDS在两个方向上均呈现出对称的导通状态特性，阈值电压（$V_{\text {th}}$）为0.6 V，比导通电阻（$R_{\text {on,sp}}$）低至5.6 m...

解读: 从阳光电源中压电力电子产品线的战略角度看，这项3.3kV氮化镓单片双向开关技术具有显著的应用价值。该器件突破了传统双向开关由两个分立器件背靠背组成的架构限制，在双向导通时实现了5.6 mΩ·cm²的超低导通电阻，这一指标已优于分立方案的理论极限，对提升系统效率和功率密度具有实质意义。 在光伏逆变器...

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...