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不同P阱离子注入设计对1.2kV SiC MOSFET体二极管第三象限导通退化特性的影响研究
Degradation Evaluation for Ion Implantation Doping in 1.2kV SiC MOSFET Body Diode Under Third Quadrant Conduction
Xinbin Zhan · Yanjing He · Tongtong Xia · Song Yuan 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年9月
本文系统研究了不同P阱离子注入设计对1.2kV SiC MOSFET第三象限导通特性及浪涌可靠性的影响。通过调节峰值浓度与注入深度，设计了四种P阱结构（A–D），以调控P阱电阻及源漏电流传输。实验结果表明，P阱电阻增大导致浪涌能力下降，其中P阱A退化率达7.8%，P阱D最低为4.7%。当VGS=0V时，沟道与体二极管的并联导通路径削弱了P阱设计引起的源漏压降差异；关断沟道后浪涌能力进一步降低。重复浪涌测试表明，陷阱空穴累积与封装热机械疲劳是器件退化主因，而高能离子注入引入的深能级缺陷通过载流子俘...
解读: 该研究对阳光电源SiC器件应用具有重要指导价值。在ST储能变流器和电动汽车驱动系统中，SiC MOSFET频繁工作在第三象限导通模式（如能量回馈、制动工况），体二极管浪涌可靠性直接影响系统寿命。研究揭示P阱离子注入设计对浪涌能力的影响机制：优化P阱浓度分布可降低退化率至4.7%，为阳光电源功率模块选...
基于栅极降压的新型SiC MOSFET短路退化抑制驱动电路
A Novel Gate-Buck-Based Drive Circuit for Mitigating the Degradation of SiC MOSFETs During Short Circuit
Xinsong Zhang · Yizhuan Zheng · Lei Zhang · Xibo Yuan 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年1月
研究SiC MOSFET短路(SC)容限小导致退化和损坏的主要因素。实验证实短SC时间导致更严重的电压应力,因此仅缩短保护时间不适当。分析硬开关故障(HSF)和负载故障(FUL)差异,单一SC检测难以同时适用两种故障。提出新型栅极降压驱动电路缓解SiC MOSFET退化。该电路将驱动过程分三阶段,通过调整各阶段电压值缓解退化并延长寿命,在短SC保护时间内抑制电压尖峰应力,适用两种SC故障,对开关速度和功率损耗影响最小。
解读: 该SiC短路保护驱动技术对阳光电源SiC器件应用有重要保护价值。栅极降压三阶段驱动方案可应用于ST储能变流器和SG光伏逆变器的SiC MOSFET驱动电路设计,提高短路工况下的可靠性和寿命。该技术对PowerTitan大型储能系统和1500V光伏系统的SiC功率模块保护有指导意义,可降低短路故障风险...
晶圆上100-V p-GaN HEMT动态导通电阻与阈值电压漂移分析：模拟单片集成半桥电路
Analysis of Dynamic-Ron and VTH shift in on-wafer 100-V p-GaN HEMTs Emulating Monolithically Integrated Half-Bridge Circuits
Lorenzo Modica · Nicolò Zagni · Marcello Cioni · Giacomo Cappellini 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年6月
本文研究了用于单片集成半桥电路的100-V p-GaN HEMT关键参数退化特性，包括阈值电压（VTH）和导通电阻（RON）。通过定制测试平台模拟高边（HS）与低边（LS）器件的应力条件，发现HS器件因源漏间有限电压导致ON态下亦发生退化。实验中器件以周期开关（Ts=10 μs, tON=2 μs）运行长达1000秒，并长期监测VTH与RON时变行为。结合数值仿真分析，结果显示HS与LS器件参数退化趋势一致，但HS退化更显著，归因于背栅效应。不同衬底温度测试获得约0.7 eV的激活能，表明C相关...
解读: 该p-GaN HEMT动态特性研究对阳光电源功率器件应用具有重要价值。研究揭示的半桥电路中高边器件因背栅效应导致更严重的VTH和RON退化，直接关联ST储能变流器和SG逆变器的GaN器件可靠性设计。0.7eV激活能表明的C相关陷阱机制为阳光电源优化GaN模块热管理提供依据，可改进PowerTitan...
用于金星及其他高温应用的InAlN/GaN圆形晶体管研究
Investigation of InAlN/GaN Circular Transistors for Venus and Other High-Temperature Applications
Savannah R. Eisner · Yi-Chen Liu · Jared Naphy · Ruiqi Chen 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年3月
本研究考察了耗尽型In₀.₁₈Al₀.₈₂/GaN-on-Si圆形高电子迁移率晶体管（C - HEMT）在高温环境下的性能和长期可靠性。晶体管在空气中472 °C以及模拟金星条件（超临界二氧化碳，1348 psi）下465 °C的环境中运行了5天。加热过程中，在空气和金星表面条件下均观察到最大漏极电流（$I_{\textit {D}\text {,max}}$）减小以及阈值电压（$V_{TH}$）正向漂移。导通/关断电流比（$I_{\text {ON} }$/$I_{\text {OFF} }$...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项InAlN/GaN圆形晶体管的极端环境可靠性研究具有重要的技术参考价值。虽然研究聚焦于金星表面等极端应用场景，但其核心技术突破对我们在光伏逆变器和储能系统中面临的高温挑战具有直接启示意义。 该研究验证了InAlN/GaN HEMT器件在472°C高温下连续5天运行的可...