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高频
fT≥30 GHz）高击穿
Jiahao Chen · Parthasarathy Seshadri · Abdullah Al Mamun Mazumder · Ruixin Bai 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年7月
本文报道了一种采用MOCVD生长的Al₀.₆₂Ga₀.₃₈N沟道层和Al₀.₈₄Ga₀.₁₆N势垒层的高电子迁移率晶体管（HEMT）。器件实现3.7 Ω·mm的接触电阻和约3.3 kΩ/□的方阻。在栅长180 nm、源漏间距3 μm条件下，获得30.5 GHz的fT和55.3 GHz的fmax，同时表现出0.46 A/mm的高漏极电流、低栅/漏泄漏电流及高达315 V的击穿电压，Johnson品质因数达9.6 THz·V，为目前超宽禁带晶体管中的最高值。通过小信号参数提取得到内禀电子速度超过1×...
解读: 该超宽禁带AlGaN沟道HEMT技术对阳光电源高压大功率产品具有重要应用价值。其315V击穿电压和30GHz高频特性显著优于传统GaN器件，可应用于ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的功率开关模块，实现更高开关频率（降低磁性元件体积）和更高耐压等级（适配1500V直流系统）。9.6 THz·V的...
基于DHTOL测试研究GaN HEMT在重复漏源电压振荡下的开关可靠性
A DHTOL Test-Based Methodology to Investigate the Switching Reliability of GaN HEMTs Under Repeated Drain Voltage Ringing
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...
肖特基p-GaN栅极功率HEMT的正向阈值电压漂移：对温度、偏置和栅极漏电流的依赖性
Positive VTH Shift in Schottky p-GaN Gate Power HEMTs: Dependence on Temperature, Bias and Gate Leakage
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...
关于单片集成GaN-on-AlN/SiC晶体管的实验研究
Experimental Investigation of GaN-on-AlN/SiC Transistors With Regard to Monolithic Integration
Xiaomeng Geng · Nick Wieczorek · Mihaela Wolf · Carsten Kuring 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年10月
本文介绍了新型GaN-on-AlN/SiC功率HEMT器件。相比传统的GaN-on-Si HEMT，该器件有效克服了公共衬底引起的背栅效应，显著提升了器件性能，为实现功率器件的单片集成提供了技术路径。
解读: 随着阳光电源在户用光伏逆变器及电动汽车充电桩领域对高功率密度和小型化的追求，GaN器件的应用至关重要。该研究提出的GaN-on-AlN/SiC技术通过抑制背栅效应，解决了单片集成中的关键瓶颈，有助于进一步减小逆变器及充电模块的体积，提升开关频率。建议研发团队关注该技术在下一代高频、高效率功率模块中的...
一种考虑动态CG(VDS, VGS)的P-GaN栅极HEMT开关瞬态分析模型
An Efficient Switching Transient Analytical Model for P-GaN Gate HEMTs With Dynamic CG(VDS, VGS)
Jiahong Du · Caien Sun · Qiuyi Tang · Bomin Jiang 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年1月
准确的栅极电容模型对于氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）的开关瞬态分析至关重要。本文通过分析p-GaN/AlGaN/GaN栅极结构的充电过程，提出了一种考虑VDS和VGS双重依赖性的动态栅极电容CG(VDS, VGS)模型，并通过实测结果验证了该模型的有效性。
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和高效率的需求日益增长，GaN器件的应用前景广阔。该研究提出的动态栅极电容模型能够更精确地预测GaN器件的开关损耗和瞬态特性，有助于优化驱动电路设计，减少电磁干扰（EMI）。建议研发团队在开发下一代高频、高效率组串式逆变器及微型逆变器时，引入...
基于磁耦合闭环控制的GaN HEMT有源栅极驱动器以抑制关断时漏源电压过冲及电磁干扰
A GaN HEMT Active Gate Driver to Combat Turn-Off Drain-Source Voltage Overshoot and EMI Based on Magnetic Coupling Closed-Loop Control
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/...
射频应力下SiC衬底AlGaN/GaN HEMT的可靠性评估
Reliability Assessment Of AlGaN/GaN HEMTs on the SiC Substrate Under the RF Stress
Niemat Moultif · Olivier Latry · Eric Joubert · Mohamed Ndiaye 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年7月
本文研究了射频（RF）应力下AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）的可靠性。测试表明，尽管老化后栅极接触保持稳定，但器件的射频性能和直流参数出现退化。研究指出，这种退化主要源于热电子效应导致的栅源或栅漏区域体陷阱增加。
解读: 随着阳光电源在光伏逆变器和储能PCS领域对高功率密度和高效率的追求，宽禁带半导体（如GaN和SiC）的应用日益广泛。虽然本文聚焦于射频应力，但其揭示的热电子效应和体陷阱退化机制对功率器件的长期可靠性评估具有重要参考价值。建议研发团队在下一代高频组串式逆变器或小型化储能模块设计中，参考该研究的失效机理...
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...
一种基于单片GaN集成电路的电源电压不敏感双晶体管PTAT/CTAT温度传感器
A Supply Voltage Insensitive Two-Transistor Temperature Sensor With PTAT/CTAT Outputs Based on Monolithic GaN Integrated Circuits
Ang Li · Fan Li · Kaiwen Chen · Yuhao Zhu 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年9月
本文提出了一种基于氮化镓（GaN）MIS-HEMT的单片集成双晶体管（2T）温度传感器。通过调节耗尽型（D-mode）和增强型（E-mode）器件的栅极尺寸比，实现了传感器输出在PTAT（与绝对温度成正比）和CTAT（与绝对温度成反比）模式间的转换，且具备良好的电源电压不敏感特性。
解读: 随着阳光电源在光伏逆变器和储能系统（如PowerTitan系列）中对功率密度和效率要求的不断提升，GaN等宽禁带半导体技术的应用前景广阔。该研究提出的单片集成温度传感器方案，有助于实现GaN功率模块内部的高精度实时热监测。对于阳光电源而言，该技术可集成至下一代高频、高功率密度逆变器或充电桩的驱动电路...
重复短路应力下p-GaN栅HEMT的短路能力与器件不稳定性研究
Study of the Short-Circuit Capability and Device Instability of p-GaN Gate HEMTs by Repetitive Short-Circuit Stress
Ning Yang · Chaowu Pan · Zhen Wu · Pengxiang Bai 等9人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年2月
本文研究了肖特基型p-GaN栅高电子迁移率晶体管（HEMT）在不同应力参数下的重复短路（SC）退化行为。首次记录并分析了器件特性的恢复动力学，揭示了其退化机制。研究发现，在重复短路应力下，器件表现出显著的阈值电压（VTH）漂移等不稳定性。
解读: GaN器件作为宽禁带半导体的代表，在阳光电源的高功率密度户用逆变器及小型化充电桩产品中具有巨大的应用潜力。本文揭示的p-GaN栅HEMT在重复短路下的退化机制及恢复动力学，对于优化阳光电源产品的驱动电路设计、短路保护策略及器件选型具有重要参考价值。建议研发团队在开发下一代高频、高效电力电子变换器时，...
变频及漏源偏置应力下p-GaN HEMT输出电容提取方法
Output Capacitance Extraction of p-GaN HEMTs Under Multi Pulse Switching Across Variable Frequencies and Drain-Bias Stress
Xinzhi Liu · Junting Chen · Shanshan Wang · Sijiang Wu 等9人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 预计 2026年6月
本文提出了一种在多脉冲开关条件下提取200V肖特基p-GaN HEMT输出电容（COSS）的方法。通过栅源短路配置，在开关瞬态期间捕获CGD和CDS。为减少振荡，设计了低寄生电感的四层PCB，并分析了不同频率和偏置电压下的电容特性。
解读: GaN作为宽禁带半导体，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提升功率密度和转换效率的巨大潜力。本文提出的COSS精确提取方法，有助于优化高频开关下的损耗模型，对提升阳光电源下一代高频化、小型化逆变器及充电桩的驱动电路设计及EMI抑制具有重要参考价值。建议研发团队在后续高频功率模块设计中...
p-GaN栅极功率HEMT开关运行下动态关断漏电流的物理经验模型
A Physics-Based Empirical Model of Dynamic IOFF Under Switching Operation in p-GaN Gate Power HEMTs
Yuru Wang · Tao Chen · Mengyuan Hua · Jin Wei 等9人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年9月
本文基于物理机制，建立了p-GaN栅极高电子迁移率晶体管（HEMT）在开关运行下动态关断漏电流（IOFF）的经验模型。模型综合考虑了开关频率、占空比、关断延迟时间、栅极驱动电压及温度等关键运行条件对漏电流的影响。
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要求的提升，GaN器件的应用前景广阔。该模型揭示了p-GaN HEMT在动态开关过程中的漏电流演变规律，对于优化逆变器及充电桩的驱动电路设计、提升系统效率及热管理水平具有重要指导意义。建议研发团队在下一代高频化、小型化功率模块设计中，引入该...
首次实验证明采用TiNxOy电阻场板的p-GaN HEMT器件实现BV与Ron的同时提升
First Experimental Demonstration of TiNxOy Resistive Field Plate on p-GaN HEMTs With Simultaneously Enhanced BV and Ron
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...
最大化650V p-GaN栅极HEMT性能：动态导通电阻表征与电路设计考量
Maximizing the Performance of 650-V p-GaN Gate HEMTs: Dynamic RON Characterization and Circuit Design Considerations
Hanxing Wang · Jin Wei · Ruiliang Xie · Cheng Liu 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年7月
本文系统表征了650V/13A增强型p-GaN栅极功率晶体管。重点评估了静态与动态（开关）条件下的导通电阻（RON）和阈值电压（VTH）。研究发现动态RON对栅极驱动电压（VGS）的依赖性与静态RON存在显著差异，为高频高效电力电子变换器的设计提供了关键参考。
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）中对高功率密度和高效率的需求日益增加，GaN器件的应用已成为技术演进的关键。本文对650V p-GaN器件动态RON的深入表征，直接指导了高频开关电路的设计与驱动优化，有助于降低逆变器损耗并缩小体积。建议研发团队在下一代高频组串式...
一种200mm E-Mode GaN-on-Si功率HEMT可靠性与寿命评估新方法
A Novel Evaluation Methodology for the Reliability and Lifetime of 200 mm E-Mode GaN-on-Si Power HEMTs
Jingyu Shen · Chao Yang · Liang Jing · Ping Li 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年5月
本文提出了一种针对增强型AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）的可靠性与寿命评估新方法。以工业级200mm Si CMOS兼容平台制造的商用100V E-mode GaN-on-Si功率HEMT为例，详细介绍了包括晶圆级可靠性测试（WLRT）在内的评估流程，为宽禁带半导体器件的可靠性验证提供了实用参考。
解读: GaN作为宽禁带半导体，在提升阳光电源户用光伏逆变器及小型化充电桩的功率密度和转换效率方面具有巨大潜力。本文提出的可靠性评估方法对于公司评估GaN器件在工业化应用中的长期稳定性至关重要。建议研发团队参考该评估流程，建立针对GaN功率器件的入库筛选标准，以加速其在下一代高频、高效率户用逆变器及便携式储...
p-GaN栅极HEMT在高功率微波辐照下的退化行为与机理分析
Analysis of Degradation Behavior and Mechanism of p-GaN Gate HEMT Under High-Power Microwave Irradiation
Mingen Lv · Jing Xiao · Ming Tao · Yijun Shi 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年6月
本研究对p型氮化镓（GaN）栅高电子迁移率晶体管（HEMT）在高功率微波（HPM）辐照下的电学特性退化行为进行了研究。基于1/f噪声方法对p-GaN栅HEMT在HPM辐照前后进行了陷阱分析。实验结果表明，HPM辐照下p-GaN栅HEMT的阈值电压明显低于未辐照的新器件，亚阈值摆幅大于新器件。栅极漏电流的最大变化量增大了一个数量级。随着HPM功率和辐照时间的增加，p-GaN栅HEMT器件的退化现象愈发严重。1/f噪声测试结果显示，HPM辐照下p-GaN栅HEMT的输入参考平带谱噪声密度增加了一倍。...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于p-GaN栅极HEMT器件在高功率微波辐照下退化机理的研究具有重要的工程应用价值。作为全球领先的光伏逆变器和储能系统供应商，阳光电源的核心产品大量采用GaN基功率器件以实现高效率、高功率密度的电能转换。 该研究揭示的关键问题直接关系到我们产品的可靠性设计。研究发现...
无损伤中性束刻蚀在增强型AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管栅极凹槽工艺中的应用
Damage-Free Neutral Beam Etching for Gate Recess in E-Mode AlGaN/GaN HEMTs
作者未知 · IEEE Electron Device Letters · 2025年3月
凹槽栅刻蚀是实现增强型（E 型）AlGaN/GaN 高电子迁移率晶体管（HEMT）的关键技术，因为界面易受刻蚀损伤的影响。本研究采用中性束刻蚀（NBE）技术制造凹槽栅。通过调节 NBE 设备中的孔径厚度，我们模拟了中性束模式和等离子体模式刻蚀。通过直流、噪声和脉冲电流 - 电压测量，对采用这两种模式制造的 E 型 HEMT 的电学特性进行了分析和比较。结果表明，中性束刻蚀凹槽的 HEMT 表现出更优异的性能。
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项中性束刻蚀技术在增强型GaN HEMT器件制造上的突破具有重要战略意义。GaN功率器件是新一代光伏逆变器和储能变流器的核心元件，直接影响系统的功率密度、转换效率和可靠性。 该技术通过无损伤刻蚀工艺实现增强型器件，解决了传统等离子体刻蚀导致的界面损伤问题。对于阳光电源而...
肖特基p-GaN栅HEMT在UIS应力下动态导通电阻异常降低与恢复的研究
On the Abnormal Reduction and Recovery of Dynamic RON Under UIS Stress in Schottky p-GaN Gate HEMTs
Chao Liu · Xinghuan Chen · Ruize Sun · Jingxue Lai 等10人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年8月
本文研究了肖特基p-GaN栅HEMT在非钳位感性开关（UIS）应力下的动态导通电阻（RON_dyn）异常降低与恢复现象。研究发现RON_dyn的降低与UIS峰值电压呈正相关。通过Sentaurus仿真揭示了其物理机制：UIS应力期间，冲击电离产生的电子-空穴对导致了器件内部电场与载流子分布的动态变化。
解读: GaN器件作为下一代功率半导体，在阳光电源的高功率密度户用逆变器及小型化充电桩产品中具有极高的应用潜力。该研究揭示了GaN器件在极端感性开关应力下的动态特性变化，对提升阳光电源产品的可靠性设计至关重要。建议研发团队在进行高频拓扑设计时，充分考虑UIS应力对器件动态导通电阻的影响，优化驱动电路与保护策...
利用GaN/Si混合开关抑制动态导通电阻以提升Buck变换器效率
Enhancing Buck Converter Efficiency by Using GaN/Si Hybrid Switches to Suppress Dynamic On-State Resistance
Gaoqiang Deng · Xihao Bi · Jingyu Shen · Renkuan Liu 等12人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年10月
本文证明了采用GaN/Si混合开关的Buck变换器比同规格纯GaN开关具有更高的转换效率。通过将并联GaN HEMT中的一个替换为同电压等级但电阻稍高的Si超结MOSFET，可显著降低总导通损耗并抑制动态导通电阻效应。
解读: 该技术对阳光电源的户用光伏逆变器及小型储能PCS产品具有重要参考价值。在追求高功率密度和高效率的趋势下，GaN器件的动态导通电阻（Current Collapse）一直是限制其在功率变换中应用的关键痛点。通过GaN/Si混合拓扑，可以在不显著增加成本的前提下，优化变换器在不同负载下的效率表现。建议研...
一种用于1kV输入1MHz GaN LLC变换器同步整流的无传感器模型驱动方案
A Sensorless Model-Based Digital Driving Scheme for Synchronous Rectification in 1-kV Input 1-MHz GaN LLC Converters
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...
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