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非均匀电热特性对并联SiC功率器件在无钳位和钳位电感开关下的影响
The Effect of Electrothermal Nonuniformities on Parallel Connected SiC Power Devices Under Unclamped and Clamped Inductive Switching
Ji Hu · Olayiwola Alatise · Jose Angel Ortiz Gonzalez · Roozbeh Bonyadi 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2016年6月
并联功率器件间的电热特性不均匀会导致功率损耗分配不均，降低系统整体可靠性。此外，不均匀的退化速率会加剧电热差异，从而加速失效过程。本文通过仿真与实验，定量及定性地研究了这一现象，为提升功率模块的长期运行稳定性提供了理论依据。
解读: 随着阳光电源PowerTitan液冷储能系统及组串式逆变器向高功率密度、高效率方向发展，SiC器件的并联应用已成为提升系统效率的关键。本文研究的电热非均匀性问题直接影响大功率模块的均流特性与寿命。建议研发团队在设计高压大电流PCS模块时，重点关注并联SiC器件的动态热分布，利用多物理场仿真优化驱动电...
基于数据驱动的SiC MOSFET故障预测方法
Data-Driven Approach for Fault Prognosis of SiC MOSFETs
Weiqiang Chen · Lingyi Zhang · Krishna Pattipati · Ali M. Bazzi 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年4月
本文提出了一种用于碳化硅（SiC）MOSFET故障预测的无监督学习方法。该方法通过监测器件在退化过程中的电压、电流、温度及其他特征参数的变化趋势来实现。文章回顾了半导体失效模式及现有故障预测技术，并首次针对SiC器件的退化特性提出了该数据驱动方案。
解读: SiC MOSFET是阳光电源组串式逆变器、PowerTitan储能系统及电动汽车充电桩的核心功率器件。随着高功率密度设计需求增加，SiC器件的可靠性成为系统长寿命运行的关键。该研究提出的无监督学习故障预测方法，可集成至iSolarCloud智能运维平台中，通过实时采集电压、电流及温度数据，实现对功...
包含载流子陷阱影响的高压SiC-MOSFET电路功率损耗预测紧凑模型
Power-Loss Prediction of High-Voltage SiC-mosfet Circuits With Compact Model Including Carrier-Trap Influences
Yuta Tanimoto · Atsushi Saito · Kai Matsuura · Hideyuki Kikuchihara 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2016年6月
本文旨在阐明载流子陷阱效应对碳化硅（SiC）功率MOSFET电气特性的影响，并将其纳入电路仿真中。重点研究了SiC/SiO2界面缺陷导致的开关特性退化。文章提出了一种考虑陷阱密度的SiC功率MOSFET紧凑模型，用于精确预测高压电路中的功率损耗。
解读: 该研究对阳光电源的核心产品线具有极高价值。随着组串式逆变器和PowerTitan/PowerStack储能系统向更高电压等级和更高功率密度演进，SiC器件已成为提升效率的关键。载流子陷阱导致的长期可靠性退化是影响产品全生命周期性能的核心挑战。建议研发团队将此紧凑模型集成至iSolarCloud智能运...
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，...
高迁移率稳定型1200V/150A 4H-SiC DMOSFET在高电流密度瞬态条件下的长期可靠性分析
High-Mobility Stable 1200-V, 150-A 4H-SiC DMOSFET Long-Term Reliability Analysis Under High Current Density Transient Conditions
James A. Schrock · William B. Ray II · Kevin Lawson · Argenis Bilbao 等9人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2015年6月
为验证4H-SiC DMOSFET在电力电子应用中的长期运行能力，本文研究了其在极端高电流密度瞬态条件下的可靠性。通过评估器件在高温及大电流应力下的表现，分析了其失效机理，为SiC功率器件在严苛工况下的工程应用提供了可靠性评估依据。
解读: SiC器件是阳光电源提升逆变器功率密度和效率的核心技术。该研究针对1200V/150A SiC DMOSFET在高电流密度下的可靠性分析，直接支撑了公司组串式逆变器及PowerTitan系列储能PCS的功率模块选型与设计。随着产品向更高功率等级演进，瞬态电流冲击下的器件退化机理研究至关重要。建议研发...
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...
漂移区长度对LDMOSFET总电离剂量效应的影响
The impact of drift region length on total ionizing dose effects on LDMOSFET
Shun Li · Hongliang Lu · Jing Qiao · Ruxue Yao 等6人 · Solid-State Electronics · 2025年8月 · Vol.227
摘要 漂移区长度的调整增强了横向扩散金属氧化物半导体场效应晶体管（LDMOSFET）在击穿电压和导通电阻等特性设计上的灵活性。然而，其对器件总电离剂量（TID）效应的影响不可忽视。本文研究了两种不同漂移区长度的N沟道LDMOSFET（NLDMOSFET）在经历TID辐照后，阈值电压（Vth）、跨导（gm）、漏极电流（Id）和导通电阻（Ron）的变化情况。研究发现，两种器件在辐照后的Vth和gm偏移几乎相同，而Id和Ron的偏移则表现出明显差异。通过技术计算机辅助设计（TCAD）方法，讨论了栅氧化...
解读: 该LDMOSFET漂移区抗辐照研究对阳光电源车载OBC和电机驱动产品具有重要参考价值。研究揭示长漂移区虽提升耐压和导通特性,但加剧总剂量辐照效应导致阈值电压漂移和导通电阻退化。这为SG系列逆变器和EV驱动系统中的功率MOSFET选型提供设计依据:在高海拔光伏电站、航天储能等辐射环境应用中,需在击穿电...
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...