Rongming Chu · Kevin Chen · Hong Kong · Ronald Schrimpf · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.126

宽禁带（WBG）半导体如SiC和GaN因其高击穿电场而在功率电子领域广泛应用。除功率电子外，WBG半导体在辐射、高能粒子及高温等极端环境下电子器件的应用也日益受到关注。为进一步发挥宽禁带优势，Ga2O3、B-Al-Ga-N和金刚石等超宽禁带（UWBG）半导体亦成为研究热点。本专题涵盖（U）WBG半导体的辐射效应、极端温度下的器件性能，以及材料生长、器件制备、电学与结构表征等方面的最新进展。

解读: 该（超）宽禁带半导体极端环境应用研究对阳光电源多产品线具有重要价值。针对ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统，UWBG器件（Ga2O3、金刚石）的高温特性可提升沙漠、热带等高温环境下的系统可靠性，降低散热成本。辐射耐受性研究为光储系统在高海拔、航天等特殊场景应用提供技术支撑。SiC/...

Philip Korta · Animesh Kundu · Lakshmi Varaha Iyer · Narayan C. Kar · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年6月

宽禁带半导体器件在电动汽车牵引逆变器中因具备更高的能效和功率密度而受到广泛关注。本文研究利用氮化镓（GaN）器件的快速开关特性，进一步提升牵引逆变器的效率与功率密度。建立了GaN逆变器的电热耦合模型，并通过实验验证了其精度，在多数工况下效率误差不超过0.3%或损耗偏差小于100 W。提出一种考虑直流母线电压纹波限制的新型可变开关频率策略，相较固定开关频率方案最高可提升效率5%。结合GaN的高速开关能力，该方法使电容体积减小35.7%，同时提高了驾驶循环效率和逆变器功率密度。

解读: 该GaN可变开关频率控制技术对阳光电源新能源汽车产品线具有重要应用价值。文中提出的电热耦合建模方法和考虑母线纹波约束的变频策略，可直接应用于阳光电源车载OBC充电机和电机驱动系统的优化设计。通过动态调整开关频率，在轻载工况降频减少开关损耗，重载时提频保证性能，可使驱动系统效率提升最高5%，同时电容体...

Ram Datt · United Kingdom · Jinyan Guo · Renxing Lin 等5人 · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.127

本研究报道了在刚性和柔性基底上制备的宽禁带钙钛矿太阳能电池在室内光照条件下的光伏性能。通过优化钙钛矿薄膜质量与界面工程，器件在标准室内照明下展现出优异的光电转换效率与稳定性。该工作验证了此类电池在低光强环境下为物联网设备供电的潜力，且柔性器件表现出良好的机械耐久性，适用于可穿戴与曲面集成应用。

解读: 该宽禁带钙钛矿室内光伏技术对阳光电源智能运维和储能系统具有重要应用价值。可应用于iSolarCloud云平台的分布式传感器节点供电，利用其在低光强环境下的高效光电转换特性，为光伏电站的温度、辐照度、组件状态等监测设备提供自供电方案，降低运维成本。柔性基底特性适合集成于ST储能系统的曲面监测模块和Po...

Jiayi Gong · Chuanyu Zhang · Wenjie Hu · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.127

龚佳一、张传宇、胡文杰、周金健。自由载流子屏蔽效应显著抑制电离杂质散射，从而在超宽禁带半导体CaSnO3中实现高电子迁移率。本研究结合第一性原理计算与输运理论，系统分析了不同掺杂浓度下的电子散射机制。结果表明，随着载流子浓度增加，自由载流子诱导的屏蔽作用有效降低杂质势垒，使迁移率反常升高。该发现为优化透明导电氧化物及高功率电子器件中的载流子输运提供了新思路。

解读: 该研究揭示的CaSnO3超宽禁带半导体中高电子迁移率特性，对阳光电源功率器件技术具有重要启发。其高迁移率特性可应用于SG系列光伏逆变器和ST系列储能变流器的新一代功率模块设计，有望提升器件导通性能、降低开关损耗。特别是在1500V高压系统中，CaSnO3作为SiC/GaN的潜在替代材料，可进一步优化...

Pawel Piotr Kubulus · Janus Dybdahl Meinert · Szymon Beczkowski · Asger Bjørn Jørgensen 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年12月

摘要：近年来，宽带隙（WBG）半导体的应用使SPICE电路仿真软件面临巨大挑战，需要以较低的计算量对快速振荡瞬态进行准确评估。WBG半导体SPICE建模的主要局限之一是现有软件中缺乏内置模型，这迫使人们使用包含大量非线性方程的行为建模。采用这种实现方式会导致高昂的计算成本和收敛性问题。本文提出一种对WBG半导体进行近似建模的通用方法，利用现代开源SPICE软件的功能，通过将非线性模型公式与SPICE模型公式解耦来提高收敛性，并将非线性模型更新的计算成本转移到SPICE软件之外。所提出的建模方法适...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项SiC MOSFET近似SPICE建模技术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，我们正大规模采用碳化硅等宽禁带半导体器件来提升产品的功率密度和转换效率。然而，在产品研发阶段，传统SPICE仿真工具在处理SiC器件的快速开关瞬态和高频振荡时面临...

Xize Dai · Jian Hao · Ruijin Liao · Claus Leth Bak · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年6月

现代电力应用，如高压直流输电、电气化交通和工业系统，越来越依赖宽带隙半导体，这推动了对能够承受高电场和开关电压波形的电气绝缘系统的需求。绝缘系统的可靠设计对于确保高压电力电子设备的高功率密度和运行稳定性至关重要。在多频电压条件下，绝缘材料内部与频率相关的极化动态特性会显著影响宏观介电性能和绝缘性能。本文全面综述了暴露于不同上升时间开关电压波形下的电气绝缘的频域建模方法。文章研究了用于表征与频率相关的极化动态行为的半经验方程和等效电路模型的进展，分析了这些模型的优点、局限性以及对各种应用的适用性。...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这篇关于电气绝缘频域建模的综述论文具有重要的战略参考价值。随着公司在大功率光伏逆变器、储能变流器及高压直流输电系统等产品线的持续升级，宽禁带半导体（如SiC、GaN）的应用已成为提升功率密度和效率的关键路径。然而，这些器件的高频开关特性带来了更严苛的绝缘系统挑战，论文所述的...

王来利 · 电工技术学报 · 2025年1月 · Vol.40

随着“双碳”目标推进和能源结构转型，以碳化硅、氮化镓为代表的第三代宽禁带功率半导体器件因其高频、高压、高效及耐高温特性，在电力电子装备中应用前景广阔。然而，传统硅基器件的封装技术难以满足其性能与可靠性需求，已成为产业发展的瓶颈。为突破宽禁带器件大规模应用的技术难题，亟需研究其失效机理、新型封装结构、互连技术、驱动保护设计、多芯片并联建模及应用场景下的可靠性优化方法。《电工技术学报》推出该专题，收录10篇高水平论文，涵盖上述五个研究方向，旨在促进学术交流、技术进步与成果转化。

解读: 该研究对阳光电源的SiC/GaN功率器件应用具有重要指导意义。封装集成与可靠性优化技术可直接应用于ST系列储能变流器、SG系列光伏逆变器和电动汽车充电设备的功率模块设计。特别是在高频高压应用场景下,新型封装结构和互连技术有助于提升产品功率密度,多芯片并联建模可优化大功率产品的并联均流性能。失效机理研...

辛振马欣伟赖耀康刘新宇白月 · 中国电机工程学报 · 2025年13月 · Vol.45

高共模抑制比（CMRR）的浮动测量对功率变换系统评估至关重要。宽禁带器件如SiC MOSFET的高速开关特性引入高dv/dt干扰，给电压测量带来挑战。现有商用探头因对称性缺陷、成本高或温漂问题难以兼顾高CMRR与低成本需求。本文分析隔离探头共模增益机理及CMRR影响因素，提出基于三同轴线缆的扰动抑制方案，并设计采用射频Balun或数字隔离+FPGA的探头结构。实验验证表明，探头带宽达228 MHz，灵敏度误差在81 MHz内低于3%，CMRR达78 dB@1 MHz、65 dB@10 MHz，兼...

解读: 该高CMRR隔离电压探头技术对阳光电源的SiC功率器件测试与产品优化具有重要价值。可直接应用于SG系列光伏逆变器、ST系列储能变流器和充电桩等产品的SiC MOSFET开关特性测试,有助于精确评估dv/dt干扰和开关损耗。其78dB@1MHz的高CMRR性能可显著提升测试精度,而低成本设计也适合产线...

作者未知 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年1月

与硅基器件相比，宽禁带（WBG）和超宽禁带（UWBG）半导体器件具有更高的击穿电压和更低的导通电阻，性能优越，使其在电能转换和通信领域极具竞争力。特别是，作为宽禁带半导体代表性材料之一的氮化镓（GaN）已发展到产业化阶段，而诸如氧化镓（Ga₂O₃）等新一代超宽禁带半导体在过去十年中成为电力电子应用领域的热门研究焦点。然而，这些先进半导体器件面临的主要挑战是热管理，尤其是在高功率应用中，热管理问题会导致器件电气性能严重下降和长期可靠性降低。因此，迫切需要有效的热管理技术。本文全面总结了宽禁带和超宽...

解读: 作为光伏逆变器和储能系统的核心供应商，阳光电源产品的功率密度提升与可靠性保障高度依赖于宽禁带半导体器件的热管理技术突破。该综述系统梳理的GaN、Ga2O3等宽禁带及超宽禁带半导体热管理技术，对我司新一代高功率密度逆变器和储能变流器的研发具有重要指导意义。 从业务价值看，这些器件级热管理技术直接关系...

Yinxuan Zhu · Sandia National Laboratories · Chandan Joishi · Jonathan Pratt 等5人 · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.126

针对超宽禁带AlGaN半导体材料中欧姆接触电阻高的挑战，本研究提出了一种基于极化诱导电荷调控的异质结构与界面协同工程策略。通过设计AlGaN/GaN超晶格缓冲层并优化金属-半导体界面特性，有效增强了表面载流子浓度，降低了势垒高度。结合退火工艺调控界面化学态，实现了稳定且低比接触电阻（<5×10⁻⁵ Ω·cm²）的欧姆接触。该方法为高性能AlGaN基功率电子器件的发展提供了关键技术支撑。

解读: 该研究在AlGaN低阻接触方面的突破对阳光电源GaN功率器件的应用具有重要价值。通过异质结构与界面工程实现的低比接触电阻(<5×10⁻⁵ Ω·cm²)，可显著提升SG系列光伏逆变器和ST系列储能变流器中GaN器件的开关性能和导通损耗。特别是在1500V高压系统中，优化的欧姆接触可提高器件可靠性，有助...

John Harris · David Huitink · Journal of Electronic Packaging · 2025年1月 · Vol.147

随着功率电子模块热流密度的增加，现有热管理技术正面临挑战，这主要源于具备优异耐压能力的宽禁带半导体器件的发展。此类器件在适当封装条件下可工作于更高的结温。瞬态液相（TLP）键合可在常规工艺温度下形成高熔点的金属间化合物（IMC）。通过引入铜纳米线，可显著加速铜与锡体系的TLP反应进程，促进均匀、致密IMC层的快速形成，从而提升连接层的热稳定性和可靠性，适用于高温功率模块的封装需求。

解读: 该铜纳米线加速TLP键合技术对阳光电源功率模块封装具有重要应用价值。在ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器中，SiC/GaN宽禁带器件的高温工作特性（结温可达175-200℃）对芯片贴装层提出严苛要求。传统焊料易产生热疲劳失效，而该技术通过铜纳米线催化可在较低工艺温度下快速形成高熔点Cu-Sn I...

Soyeon Kim · Jaewook Yoo · Seongbin Lim · Hyeonjun Song 等5人 · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.127

本文采用多波长光源对p型氧化亚铜（Cu2O）薄膜晶体管（TFTs）在宽禁带能量范围内缺陷态密度（DOS）进行了高精度表征。通过变波长光电导测试结合温度依赖性测量，实现了对深能级与浅能级陷阱态的分辨提取，精确重构了跨费米能级的DOS分布。该方法有效克服了传统电学测试在宽禁带半导体中灵敏度不足的问题，揭示了Cu2O TFT中氧空位与铜间隙等主要缺陷的能级特征及其对载流子输运的影响机制。

解读: 该研究对阳光电源的宽禁带半导体器件开发具有重要参考价值。通过多波长光源表征DOS的方法可应用于SiC/GaN功率器件的缺陷分析与筛选,有助于提升SG系列光伏逆变器和ST系列储能变流器的功率器件可靠性。特别是对于高压大功率应用场景,精确掌握深能级缺陷特征有利于优化器件设计参数,提高转换效率和可靠性。这...

Zhi Yue Xu · Xian Sheng Wang · Zhi Xiang Wei · Gui Shan Liu 等5人 · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.126

本文报道了p型超宽带隙Zn0.7Ni0.3O1+δ薄膜的制备及其在p-n异质结二极管中的应用。通过调控氧含量，实现了稳定的p型导电性，薄膜表现出高透光率和宽光学带隙。基于该薄膜构建的p-n异质结二极管展现出良好的整流特性与室温下的近紫外发光，表明其在透明电子器件和深紫外光电器件中具有潜在应用价值。

解读: 该p型超宽带隙Zn0.7Ni0.3O1+δ薄膜研究对阳光电源的功率器件技术发展具有重要参考价值。其优异的光电特性和宽带隙特征可应用于SiC/GaN功率模块的优化设计，特别是在高温、高频应用场景中。这项技术可用于提升SG系列光伏逆变器和ST系列储能变流器的功率密度与效率。对于电动汽车充电桩产品线，该材...

Swarnav Mukhopadhyay · Khush Gohel · Surjava Sanyal · Mayand Dangi 等5人 · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.126

本文报道了基于Al0.65Ga0.35N沟道的超宽禁带HEMT器件，实现了低接触电阻和高击穿电压（>2.5 kV）。通过优化欧姆接触工艺与异质结构设计，显著提升了二维电子气的输运性能。实验结果表明，该器件在高温和高电场下仍保持优异的载流子迁移率与电流稳定性，揭示了高铝组分氮化物在高压功率电子中的潜力。

解读: 该超宽禁带Al0.65Ga0.35N HEMT器件研究对阳光电源高压功率产品具有重要参考价值。2.5kV以上的高击穿电压特性可应用于ST系列储能变流器和SG系列高压光伏逆变器的功率模块升级，低接触电阻和优异的高温载流子输运性能有助于提升PowerTitan大型储能系统的功率密度和效率。这项技术为下一...

Yi Ding · Yalin Wang · Meng Chen · Lu Fan 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年3月

宽带隙半导体的应用给功率模块在高d<italic xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">V</i>/d<italic xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">t</i>方波电压和高温条件下的封装可靠性带来了挑战。灌封材...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于宽禁带半导体功率模块封装绝缘老化的研究具有重要的战略价值。随着公司在光伏逆变器和储能系统中大规模采用SiC、GaN等宽禁带器件以提升功率密度和转换效率，高dV/dt应力下的局部放电问题已成为制约产品可靠性的关键瓶颈。 该研究揭示的局部放电演化规律对阳光电源的产品设...

Asif Khan · Lawrence Livermore National Lab · Del Re · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.126

AlN因其约6.1 eV的超宽带隙和高达约15 MV/cm的临界电场，在电子与光子器件中表现出优异的性能。近年来，锆（Zr）掺杂AlN（AlN:Zr）被发现是一种极具潜力的材料平台，可用于固态量子比特、高性能压电声学谐振器及光学触发的超快功率开关器件。然而，AlN:Zr外延结构的制备仍面临挑战。本研究成功实现了高Zr掺杂浓度（~2.0 at.%）且晶体质量优异的AlN:Zr外延层生长，为相关量子与高频器件的应用奠定了材料基础。

解读: 高质量Zr掺杂AlN外延层技术对阳光电源功率器件研发具有重要价值。AlN材料6.1 eV超宽带隙和15 MV/cm高临界电场特性，可应用于下一代功率开关器件开发，相比现有SiC器件具有更低导通损耗和更高耐压能力，可提升ST储能变流器和SG光伏逆变器的功率密度与效率。AlN:Zr的高性能压电特性可用于...

Ruoying Zhang · United Kingdom · Nianhua Peng · Haitao Ye · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.127

在5G、电动汽车和量子技术快速发展的背景下，对更高速、高效且耐用电子器件的需求激增，促使研究人员探索突破传统半导体材料（如硅、GaN和SiC）极限的新体系。金刚石因其卓越的热导率、极高的硬度和宽禁带特性，成为极具潜力的候选材料。结合先进的异质结结构，金刚石基异质结器件在超高速功率电子、下一代量子计算及高频射频系统等领域展现出革命性应用前景。本文综述了该领域的重要进展与挑战。

解读: 金刚石异质结器件的超高热导率和宽禁带特性对阳光电源功率器件升级具有前瞻价值。在ST系列储能变流器和SG光伏逆变器中，当前采用的SiC/GaN器件已接近材料极限，金刚石器件可突破更高功率密度和开关频率瓶颈。其卓越散热性能可优化PowerTitan大型储能系统的热管理设计，减小冷却系统体积。在电动汽车O...

作者未知 · IEEE Electron Device Letters · 2025年1月

α - Ga₂O₃是有望推动下一代电力电子技术发展的超宽禁带半导体之一。然而，由于其热力学不稳定且热导率较低，过热问题阻碍了α - Ga₂O₃器件的应用。本研究揭示了多指α - Ga₂O₃金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET）中热串扰的不利影响。通过第一性原理计算和基于激光的泵浦 - 探测测量确定了α - Ga₂O₃的热导率（室温下约为12瓦每米开尔文）。进行了器件热特性表征和建模，以设计一种脊椎形多指器件布局，该布局通过分散整个器件的发热分布来减轻热串扰。

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于α-Ga₂O₃超宽禁带半导体的热管理研究具有重要的战略参考价值。α-Ga₂O₃作为新一代功率半导体材料，其超宽禁带特性（约5.0 eV）理论上可实现更高的击穿电压和更低的导通损耗，这对我们的光伏逆变器和储能变流器等核心产品的效率提升具有显著意义。 该研究揭示的热串...

Amanda Wang · Nick Pant · Woncheol Lee · Feliciano Giustino · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.127

氮化铝是一种有前景的超宽禁带半导体，适用于光电子和功率电子器件，但其实际应用受限于掺杂困难和低电导率。本文通过第一性原理计算，研究了电子迁移率随温度、掺杂浓度和晶向变化的上限。综合考虑声子与电离杂质对电子的散射作用，分析了完全和部分电离条件下的掺杂体系。结果表明，室温下长程压电相互作用是电子-声子散射的主要机制；当掺杂浓度超过10¹⁶ cm⁻³时，电离杂质散射占主导，显著降低迁移率。

解读: 该氮化铝电子迁移率研究对阳光电源功率器件开发具有重要参考价值。AlN作为超宽禁带半导体（禁带宽度6.2eV），其高击穿场强和热导率特性可应用于：1）SG系列光伏逆变器和ST储能变流器的新一代功率模块设计，突破现有SiC器件的耐压极限，实现更高功率密度；2）电动汽车驱动系统中的高温功率器件，利用AlN...

Van De Walle · El Sachat · Sotomayor Torres · De La Cruz 等6人 · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.126

β-Ga2O₃、AlN、AlGaN和金刚石等超宽禁带（UWBG）半导体材料因其优异的电子特性，成为高功率、高频器件的关键候选材料。然而，除金刚石和AlN外，这些材料普遍具有较低的热导率，难以满足高功率密度下的散热需求，带来严峻的热管理挑战。因此，亟需结合新型器件结构的先进热管理方案以抑制器件峰值温度过度升高。同时，具备高空间和时间分辨率的精确器件级热表征技术对于验证和优化热设计、提升器件性能与可靠性至关重要。本文综述了当前应用于UWBG半导体器件的主要热学计量方法。

解读: 该超宽禁带半导体热学计量技术对阳光电源功率器件应用具有重要价值。在ST系列储能变流器和SG光伏逆变器中，SiC/GaN等宽禁带器件的热管理直接影响系统功率密度和可靠性。文中提出的高时空分辨率热表征方法可用于优化PowerTitan储能系统的三电平拓扑功率模块设计，精确定位热点并验证散热方案。对于15...