蔡希鹏 · 杨柳 · 周月宾 · 饶宏 等10人 · 中国电机工程学报 · 2025年9月 · Vol.45

柔性直流输电技术是大规模新能源外送的重要载体。我国高海拔地区新能源基地宇宙射线大气中子通量大，严重威胁电压源换流器高压直流（VSC-HVDC）功率器件的可靠运行。目前高海拔应用案例及中子辐照失效率数据缺乏，影响规律不明。本文针对4.5 kV等级主流功率器件，提出IGBT与旁路转折晶闸管的大气中子辐照等效加速试验方法，开展实验并分析工作电压、温度及中子通量对失效率的影响，获取高海拔下器件的中子辐照失效率，为高海拔VSC-HVDC系统安全设计提供依据。

解读: 该研究对阳光电源高海拔应用的功率器件可靠性设计具有重要指导意义。研究成果可直接应用于SG系列高海拔光伏逆变器和ST系列储能变流器的IGBT选型与防护设计，特别是在西藏、青海等高海拔新能源基地的产品应用中。通过掌握中子辐照对IGBT失效率的影响规律，可优化产品的过压保护设计，提升功率模块可靠性，降低高...

童乐天 · 彭晗 · 岳乔治 · 辛晴 等5人 · 中国电机工程学报 · 2025年8月 · Vol.45

功率器件因封装和电路设计存在寄生电感，易引发门极振荡或电气应力增加。本文采用分布式参数耦合提取法建立器件内部与封装的全面寄生电感模型，通过瞬时能量积分分析寄生电感能量交互。提出能量转移支路实现寄生电感能量再利用，并结合dvce/dt产生的位移电流分流，分别调控电压和电流变化率。该技术可同时优化开关损耗与电气应力，无需高成本器件。在IKW75N60T双脉冲测试中（400 V/60 A），电流与电压过冲分别降低12.0%和14.5%，开通与关断损耗减少4.16%和7.6%。

解读: 该IGBT寄生电感能量利用技术对阳光电源的功率变换产品具有重要应用价值。通过寄生电感建模和能量转移支路设计,可有效降低SG系列光伏逆变器、ST系列储能变流器中IGBT的开关损耗和电压应力。特别是在1500V高压系统中,该技术可提升功率器件可靠性,降低散热设计成本。对于车载OBC和充电桩等对功率密度要...

Jiangbin Wan · Hengyu Wang · Chi Zhang · Ce Wang · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.126

本文报道了一种基于结的深台面终端结构，用于提升千伏级以上垂直β-Ga2O3功率器件的击穿性能。通过精确控制台面刻蚀深度并结合p型掺杂层形成局部PN结，有效调制表面电场分布，抑制边缘击穿。实验结果表明，该终端结构显著提高了器件的击穿电压与可靠性，为高性能氧化镓功率器件的规模化应用提供了可行方案。

解读: 该β-Ga2O3功率器件终端技术对阳光电源具有前瞻性战略价值。深台面结终端结构实现的千伏级击穿电压和高可靠性，可为ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的下一代功率模块提供超越SiC的技术路径。Ga2O3的超宽禁带特性（4.8eV）和高临界击穿场强（8MV/cm）可显著降低导通损耗，提升1500V光...

Dong-Jin Lee · Jae-Heon Choi · Ui-Min Choi · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年5月

功率器件与直流母线电容通常被视为电力变换器中可靠性最关键的元件，其热应力导致的损耗是引发失效的主要原因。已有研究通过降低热负荷提出了多种改进寿命的PWM方法，但大多仅单独考虑某一类元件。本文提出一种新型PWM策略，可同时降低NPC逆变器中直流母线电容与功率器件的热应力，从而协同提升整体可靠性。通过仿真与实验验证了所提方法的有效性与可行性。

解读: 该可靠性增强PWM技术对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统具有重要应用价值。文章提出的协同优化策略可同时降低直流母线电容和功率器件热应力，直接契合阳光电源三电平NPC拓扑架构。在储能系统长周期运行场景下，该方法可显著延长关键元件寿命，降低OPEX成本。建议将此技术集成到iS...

Yuichi Oshima · Takashi Shinohe · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.126

采用卤化物气相外延法，结合窗口宽度为50–750 nm的条形掩模，实现了α-Ga2O3的外延横向过生长。即使在最窄窗口条件下，α-Ga2O3仅在窗口区域选择性生长，掩模表面无非故意成核。腐蚀坑观察与截面透射电镜分析表明，缩小窗口显著抑制了位错向再生层的延伸。对于50 nm窗口掩模，合并后的薄膜整体位错密度低至4×10⁷ cm⁻²（包含窗口区与合并边界）。该结果对发展高性能α-Ga2O3基功率器件具有重要意义。

解读: 该研究在α-Ga2O3外延生长方面的突破对阳光电源功率器件技术具有重要价值。超低位错密度(4×10⁷ cm⁻²)的α-Ga2O3材料有望用于开发新一代宽禁带功率器件,可应用于SG系列光伏逆变器和ST系列储能变流器的功率模块。相比现有SiC器件,α-Ga2O3基器件具有更高的击穿电场和更低的导通损耗,...

Buck F. Brown · Zheyu Zhang · Johan H. Enslin · Cheng Wan · IEEE Transactions on Industry Applications · 2024年9月

摘要：如果变换器功率器件的短路和开路故障不能在亚微秒时间内被检测到并采取相应措施，往往会导致整个系统发生灾难性故障，对于新兴的宽禁带（WBG）功率半导体而言更是如此。虽然在短路故障的快速准确保护与检测方面已经开展了大量研究，但在开路故障方面的研究成果相对较少。常见的问题包括保护和检测方法过于特定于应用场景、耗时超过几微秒且成本效益不高。本文提出了一种新的开路故障保护与检测系统，该系统与现有的名为去饱和保护的短路系统相结合。首先，进行文献综述以确认新的保护与检测方案的必要性。其次，讨论新提出的保护...

解读: 该通用型功率器件故障保护技术对阳光电源多条产品线具有重要应用价值。在ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统中，可实现IGBT/SiC模块的亚毫秒级短路开路故障检测，提升系统安全性并降低灾难性失效风险。在SG系列光伏逆变器的1500V高压系统中，无需额外传感器即可基于现有电流电压信号实现...

Yan Peng · Huaguang Bao · Tiancheng Zhang · Dazhi Ding 等6人 · IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology · 2025年8月

为解决封装过程中影响功率器件可靠性的关键热机械耦合难题，本文基于时域有限差分（FDTD）方法建立了瞬态热机械耦合数值模型。通过拓展FDTD的显式时间步进策略，在统一的计算框架内对热传导方程和固体力学方程进行离散和求解。该方法无需生成和求逆隐式算法所固有的大型刚度矩阵，从而显著降低了计算复杂度。采用傅里叶定律结合Yee网格中心差分格式对热场进行离散，并引入实时热膨胀应变张量修正机制，以准确捕捉材料非线性特性，并持续更新结构场中的位移和应力。基于所提出的数值模型，我们对实际回流焊接过程进行了模拟，并...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于FDTD方法的瞬态热-机械耦合分析技术对我们的核心产品具有重要的工程应用价值。在光伏逆变器和储能系统中，功率器件（如IGBT模块、SiC功率芯片）的封装可靠性直接影响产品的长期稳定性和市场竞争力，尤其在户外极端温度环境和频繁充放电循环工况下，热应力导致的封装失效是系...

Xianglie Sun · Xu Chen · Jun Luo · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年9月

接触电阻（$R_{c}$）在先进的互补金属氧化物半导体（CMOS）晶体管的导通电阻中占很大比例。随着CMOS器件不断小型化，降低$R_{c}$成为一项关键挑战，这使得降低比接触电阻率（$\rho _{c}$）变得愈发迫切。当$\rho _{c}$值已降至低于$10^{-9}~\Omega \cdot$cm²范围时，要准确可靠地提取如此超低的$\rho _{c}$，就需要开发先进的测试结构。在这篇综述中，详细研究了传统的传输线模型（TLM）和圆形传输线模型（CTLM）测试结构。此外，还讨论了基于C...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这篇关于超低接触电阻率测量技术的论文虽然聚焦于CMOS半导体领域，但其核心技术原理对我们的功率半导体器件开发具有重要借鉴意义。 在光伏逆变器和储能系统中，功率器件（如IGBT、SiC MOSFET）的接触电阻直接影响导通损耗和系统效率。随着我们向更高功率密度、更高转换效率...

Rahel Herzog · David Menzi · Michael Leibl · Luc Imperiali 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年3月

针对功率在数千瓦以内的电机驱动、电池及光伏阵列等直流负载或电源，通常需采用具备功率因数校正功能的双向AC-DC变换器接入单相电网。当要求输出电压范围宽于电网电压幅值时，需具备升降压能力。本文提出一种仅含三个功率开关管的新型单级单相双向AC-DC升降压变换器，通过系统化方法推导其拓扑结构。该变换器负直流输出端接地，无共模电压。提出一种先进的调制策略，可降低33%以上开关损耗并减小器件应力。实验搭建3.3 kW样机，接入230 V单相交流电网，输出电压范围为300–450 V。实验结果表明，采用先进...

解读: 该三开关单级AC-DC升降压拓扑对阳光电源储能与充电产品线具有重要应用价值。在ST系列储能变流器中，可简化双向PFC电路设计，相比传统四开关方案减少25%功率器件，降低系统成本；300-450V宽电压输出范围适配磷酸铁锂电池组动态工况。在车载OBC充电机领域，负端接地特性消除共模电压，满足车规EMC...

Jaeyong Jeong · Chan Jik Lee · Sung Joon Choi · Nahyun Rheem 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年4月

异构三维（H3D）堆叠系统在高性能计算（HPC）以及人工智能/机器学习（AI/ML）应用方面具有诸多优势。然而，要实现H3D系统，需要重新设计电源分配网络（PDN），以在三维堆叠系统中实现高效的电源传输，并需要热管理解决方案。为了为H3D系统开发高效的PDN，建议采用三维集成片上功率器件。在这项工作中，我们展示了一种通过直接热扩散层键合技术集成在CMOS芯片PDN上的H3D集成氮化镓（GaN）功率器件。该GaN功率器件设计为同时集成增强型（E - 模式）和耗尽型（D - 模式），栅长（$L_{\...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项GaN功率器件三维集成技术虽然目前主要面向高性能计算和AI/ML应用，但其核心创新对我们在光伏逆变器和储能系统领域具有重要的前瞻性价值。 该技术的关键突破在于两个方面：首先，GaN器件实现了22.3Ω·mm的导通电阻和137V的击穿电压，性能显著超越硅基器件，这与我们...

Ran Ye · Jiaojing Bian · Hao Luo · Qiao Kang 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2024年12月

基于0.18微米工艺节点的绝缘体上硅（SOI）双极互补金属氧化物半导体 - 双扩散金属氧化物半导体（BCD）技术因其卓越的特性在汽车应用中广受欢迎。在实际的集成电路中，为了平衡性能和芯片面积，器件通常会紧密排列。对于p型横向双扩散金属氧化物半导体（pLDMOS）而言，无论采用何种布局配置，其漏极和源极均会施加高电压。如此一来，如果功率器件与pLDMOS相邻，施加在pLDMOS上的高电压将对功率器件的特性产生不可预测的影响。在本研究中，针对汽车应用，全面研究了这种相邻高电压在室温（25°C）和高温...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项针对SOI BCD工艺中功率器件邻近高压影响的研究具有重要的技术参考价值。在光伏逆变器和储能变流器等核心产品中，功率半导体器件的可靠性直接影响系统效率和使用寿命，而该研究揭示的邻近高压效应正是高功率密度设计中的关键挑战。 该论文系统分析了pLDMOS器件在不同布局配置...