Jun Zhang · Huixian Shen · Haiyan Sun · Zhihuan Wang · IET Power Electronics · 2025年6月 · Vol.18

本文从热参数的角度，综述了功率半导体器件的健康状态监测、结温估计、寿命预测及热管理技术。通过建立精确的热模型，可有效反映器件内部的热行为，进而提升其运行可靠性。文中分析了不同热模型的适用性及其在实时监测与寿命评估中的应用，强调了热-寿命关联模型在预测器件退化过程中的关键作用，为功率电子系统的可靠性优化提供了理论支持。

解读: 该热模型综述对阳光电源功率器件可靠性提升具有重要价值。在ST储能变流器和SG光伏逆变器中，IGBT/SiC模块的结温估计与寿命预测是核心技术难点。文中的热-寿命关联模型可直接应用于PowerTitan储能系统的实时健康监测，通过精确热模型实现功率循环与温度循环下的退化预测，优化三电平拓扑的散热设计。...

Ercan M. Dede · Feng Zhou · Yuqing Zhou · Danny J. Lohan 等7人 · Journal of Electronic Packaging · 2025年1月 · Vol.147

电子器件的异质集成是下一代电子应用发展的关键，涵盖高功率密度能源转换系统及面向先进计算的芯粒与共封装光学架构。提升功能密度与运行性能是异质集成的核心目标，而有效的热管理对有源和无源器件均至关重要。增材制造技术为复杂热管理结构的设计与集成提供了新途径，支持多材料、拓扑优化及近芯片冷却方案的实现。本文综述了增材制造在电子热管理中的应用、设计方法及其面临的制造精度、材料兼容性与可靠性等挑战。

解读: 该增材制造热管理技术对阳光电源高功率密度产品具有重要应用价值。在ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统中，SiC/GaN功率器件的高集成度带来严峻散热挑战，增材制造可实现拓扑优化的复杂流道结构和近芯片冷却方案，突破传统散热器设计限制。对于三电平拓扑功率模块，多材料增材制造可优化热路径设...

Daeyoung Kong · Heungdong Kwon · Haeun Lee · Hyoungsoon Lee 等6人 · Journal of Electronic Packaging · 2025年1月 · Vol.147

中央处理器与图形处理器性能的持续提升主要归因于频率提高、芯片面积扩大、热管理技术进步及热设计功耗优化等因素。过去二十年间，典型图形处理器芯片面积已从100 mm²增至2020年的约800 mm²。本文针对面积达30 mm × 30 mm的硅基单相嵌入式微通道，结合三维歧管微冷却结构，开展计算流体力学建模与优化研究，旨在提升大规模芯片的散热效率与热管理性能。

解读: 该大规模硅基微通道散热技术对阳光电源功率器件热管理具有重要应用价值。在ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器中，大功率SiC/IGBT模块的散热是制约功率密度提升的关键瓶颈。研究提出的三维歧管微冷却结构可应用于PowerTitan储能系统的功率模块液冷设计，有效降低结温并提升过载能力。对于1500V...

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...

Jin Wang · Thomas M. Jahns · Patrick McCluskey · John Kizito 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2023年6月

应对全球气候变化亟需实现飞机推进系统的电气化。未来兆瓦级电动推进系统面临的关键挑战之一是在高海拔下高电压引发的局部放电问题，可能严重影响系统可靠性。针对此问题，多学科研究团队提出、设计并初步测试了一台额定参数为2 kV、1 MW、20000 r/min的集成模块化电机驱动系统（IMMD），其功率重量密度达9 kW/kg，为目前最高水平。本文介绍了该系统的整体架构、关键设计方法、电力电子子系统在额定工况下的试验结果，以及IMMD整机原型的初步测试数据。后续将在美国国家航空航天局（NASA）试验 f...

解读: 该2kV高压集成模块化驱动技术对阳光电源具有重要借鉴价值。其9kW/kg功率密度设计理念可直接应用于ST系列储能变流器的功率模块优化，通过SiC器件与集成化封装提升系统功率密度。高压局部放电抑制技术对1500V光伏逆变器和高压储能系统的绝缘设计具有指导意义，可提升高海拔地区设备可靠性。模块化架构思想...

Fen Guo · Zhao-Jun Suo · Xin Xi · Yu Bi 等6人 · IEEE Access · 2025年1月

三维集成电路3D IC已成为集成电路重要方向，带来更高集成度、更高功率密度和更短导线长度。然而热管理挑战成为3D集成发展的关键限制之一，迫切需要解决方案。为应对这一挑战，研究人员深入调查3D IC关键结构内的传热技术。本文旨在综述热管理技术文献，特别强调三个关键领域的进展：热界面材料TIM、硅通孔TSV和散热器设计。TIM、TSV和散热器结构的持续研究创新为解决3D IC热管理问题提供了多样化方法和技术解决方案。期望该综述文章能帮助学术界和工业界研究人员了解3D IC传热最新技术，提供更好的研究...

解读: 该3D IC热管理技术对阳光电源功率模块封装具有重要参考价值。阳光SiC和GaN功率器件采用高集成度封装，面临严峻的热管理挑战。该研究的热界面材料和散热器优化方法可应用于阳光储能变流器和光伏逆变器的功率模块设计。通过优化TIM材料选择和散热结构设计，降低器件结温，提升功率密度和可靠性。结合阳光三电平...

Jie Zhang · Jian Guan · Jiangnan Liu · Paiting Liu 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年9月

我们研究了铁电ScAlN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）中的自热效应（SHE）及其热缓解策略。采用分子束外延（MBE）生长的器件展现出约3.8 V的大记忆窗口（MW）、大于10⁸的开/关电流比（Iₒₙ/Iₒff）和约20 mV/dec的亚玻尔兹曼亚阈值摆幅（SS），这得益于ScAlN对二维电子气（2DEG）的极化控制。在高漏极偏压下，自热效应会使记忆和亚阈值特性退化。通过外部加热和跨导分析，证实了这种退化源于热效应。多频电导测量揭示了电荷的俘获和脱俘现象，而自热效应可能会加速这一过程。扫描...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项铁电ScAlN/GaN HEMT技术在功率电子器件领域展现出重要应用潜力。该器件实现了3.8V的大记忆窗口、超过10^8的开关电流比以及20 mV/dec的亚阈值摆幅，这些特性对于我们的光伏逆变器和储能变流器中的高频开关器件具有显著价值。 铁电极化控制二维电子气的技术...

Bogdan C. Ionescu · Liviu Mihalache · Saeed Asgari · Satyajeet Padhi 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年9月

中压驱动器的热管理设计依赖计算量大且耗时的仿真。本文提出一种基于计算流体动力学（CFD）与降阶模型（ROM）技术相结合的创新方法。引入一种物理信息感知的非侵入式ROM，利用系统的线性时不变（LTI）特性，预测冷却介质流量变化下中压驱动组件的热行为，构建线性参数变化（LPV）ROM。该ROM方法在中压驱动功率变换器上验证，并与实测数据对比，结果表明其在保持精度的同时显著降低计算资源与时耗。该技术为驱动控制器实时嵌入精确热模型提供了可能，推动人工智能系统的发展。

解读: 该高保真降阶建模技术对阳光电源中压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，SiC功率模块的热管理直接影响系统可靠性和功率密度。该ROM方法可将CFD热仿真从数小时压缩至秒级，使实时热模型嵌入控制器成为可能，实现动态功率解耦和预测性过载保护。对于1500V光伏...

Raza Moshwan · Xiao-Lei Shi · Min Zhang · Yicheng Yu 等9人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.380

将热电发电机（TEGs）与光伏（PV）器件相结合，是一种有效提升光伏电池发电能力的策略，从而显著促进太阳能的广泛应用。通过同时利用太阳光中的光子能量和热能，该集成方式能够最大化能量捕获，提高整个系统的整体效率，进而推动太阳能发电的可行性与规模化发展。本文及时综述了混合光伏-热电发电机（PV-TEG）技术在基础原理、热阻、接触电阻和负载电阻对性能的影响、多种集成方案（如结合光谱分束器、相变材料及热力系统的混合PV-TEG系统）、热管理、可行性分析以及经济与环境影响、长期效率提升等方面的最新进展与面...

解读: 该PV-TEG混合发电技术对阳光电源光伏逆变器产品线具有重要启示价值。热电联合发电可提升组件侧能量利用率,与SG系列逆变器的MPPT优化技术形成协同:通过精准追踪光伏-热电双模式功率点,配合三电平拓扑降低损耗,可进一步提升系统效率。该技术的热管理方案可为PowerTitan储能系统的温控设计提供参考...

Binyang Han · Wei Jiang · Chaoxuan Lu · Boxin Dai 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年7月

实现平板电子束在互作用电路中的理想传输仍是平板行波管（SB-TWT）的关键挑战。粒子模拟表明，电子拦截主要集中在电路末端，导致局部高热流密度，引发温度骤升（>350°C）及真空退化。本文提出一种用于Ka波段SB-TWT的新型嵌入式散热单元（EHSU），结合交错栅格结构与边界层抑制技术以缓解局部过热。构建了该散热单元的热阻网络模型并分析其热-流特性，结果显示最高温度降低约40%。样机实验表明，在3 kW平均功率下可长期稳定运行，钛泵电流（Ti-current）在一小时内稳定于约60 nA。

解读: 该Ka波段行波管的热管理技术对阳光电源功率器件散热设计具有重要借鉴价值。研究中提出的嵌入式散热单元（EHSU）结合交错栅格结构与边界层抑制技术，可降温40%，这一思路可应用于ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的SiC/GaN功率模块散热优化。特别是针对局部高热流密度问题的热阻网络建模方法，可用于...

Milad Bahrami-Fard · Tianyu Chen · Ethan Alejandro Winchell · Babak Fahimi · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年1月

将电机与功率变换器集成，并利用宽禁带器件，是电机驱动系统的一个新兴趋势，有助于降低系统复杂度、实现紧凑化并节省成本。然而，将功率变换器集成到电机中也带来了一些挑战，包括空间有限、温度过高以及电机内部存在漏磁等问题。本研究提出了一种基于氮化镓高电子迁移率晶体管（HEMT）的集成电机驱动（IMD）系统，该系统对功率级的印刷电路板（PCB）布局进行了优化，并通过重新设计端盖来增强散热性能。此外，还提出了一种带有功率脉动缓冲器的单相功率因数校正前端，以将整流器集成到电机中。实验测试验证了该集成系统的变频...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这篇关于集成式感应电机驱动系统的研究具有重要的技术参考价值。论文提出的氮化镓（GaN）HEMT器件集成方案与我司在光伏逆变器、储能变流器领域的技术演进方向高度契合。 **技术价值分析**：该研究的核心创新在于通过宽禁带半导体器件实现电机与变流器的深度集成，这与阳光电源在逆...

作者未知 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年1月

由于碳化硅（SiC）裸片性能优越，碳化硅功率模块是可再生能源和电动汽车领域的理想选择。然而，高热通量和热均匀性差等热管理问题已被视为碳化硅功率模块在实际应用中性能提升的主要制约因素。为应对这些挑战，本文提出了一种基于带精英策略的非支配排序遗传算法和有限元分析的歧管式微通道（MMC）散热器自动化优化方法。通过专用热测试平台，将优化后的歧管式微通道散热器应用于三相碳化硅功率模块进行热性能评估。实验结果表明，与传统针翅式散热器相比，优化后的歧管式微通道散热器使热均匀性提高了55.6%，碳化硅功率模块的...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于NSGA-II算法优化的歧管微通道散热技术具有重要的战略价值。作为全球领先的光伏逆变器和储能系统供应商，我们的产品正面临功率密度提升与热管理的双重挑战，而SiC功率模块的广泛应用使得这一矛盾更加突出。 该技术的核心价值体现在三个维度：首先，55.6%的热均匀性改善...

You Zhou · Junyao Liu · Zhi Chen · Guanghui Yang 等6人 · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2024年6月

轴向磁通永磁同步电机（AFPMSM）具有结构紧凑、转矩密度高的优势，适用于电动自行车直驱系统。然而，其复杂的三维磁路与散热难题制约了效率提升。本文提出一种采用Halbach永磁阵列的轴向磁通电机（H-AFPMSM），利用自屏蔽磁化特性，在保持高转矩密度的同时显著降低损耗与温升。通过有限元分析与5kW满载样机实验表明，相较于传统径向磁通电机，H-AFPMSM转矩密度提升30%；相比表面式永磁电机，绕组温升降低40°C，且全速域效率提高5%∼10%。

解读: 该Halbach阵列轴向磁通电机技术对阳光电源新能源汽车驱动系统具有重要借鉴价值。其30%转矩密度提升和40°C温升降低特性，可直接应用于充电桩散热受限场景下的风冷电机设计。自屏蔽磁化特性减少的涡流损耗，与阳光电源SiC功率器件低损耗理念契合，可优化车载OBC和电机驱动系统的功率密度。三维磁路有限元...

Rikang Zhao · Dichen Lu · Xuanwu Kang · Weike Wang 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年2月

在本文中，我们报道了通过改善氮化镓（GaN）肖特基势垒二极管（SBD）的热管理来提升射频（RF）性能，并通过限幅器的应用进行了验证。得益于微射流冷却的快速散热，我们分析了热积累对GaN SBD性能的影响，证实了GaN横向异质结器件对高导热性衬底的依赖性。我们开发了一种使用高导热性碳化硅（SiC）衬底的GaN - SBD，其导通电阻降低了8%，饱和电流提高了12%。通过将微射流冷却与优化的衬底相结合，GaN SBD的热管理能力得到了显著增强。利用无源限幅器单片微波集成电路（MMIC）对RF性能进行...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于GaN肖特基二极管热管理优化的研究具有重要的战略参考价值。该技术通过微射流冷却与高导热SiC衬底的协同优化，显著提升了GaN器件的射频性能，这与我们在大功率逆变器和储能变流器领域面临的热管理挑战高度契合。 在光伏逆变器和储能PCS产品中，GaN功率器件正逐步替代传...

Kehinde Temitope Alao · Syed Ihtsham Ul Haq Gilani · Kamaruzzaman Bin Sopian · Taiwo Onaopemipo Alao 等5人 · Solar Energy · 2025年1月 · Vol.292

摘要 有效的热管理对于提升光伏（PV）系统的性能和寿命至关重要。本综述探讨了辐射冷却技术的最新进展，重点关注热涂层、光子结构以及新兴材料在显著提高光伏效率方面的应用。与以往主要聚焦于实验室尺度研究的综述不同，本文进一步探讨了大规模可行性、实际应用场景以及技术经济性等方面的议题——这些问题是实现技术落地的关键，但在先前的研究中尚未得到充分讨论。本文强调了由人工智能驱动的优化技术以及可适应性冷却材料的发展，为辐射冷却技术在下一代光伏系统（如叠层太阳能电池和钙钛矿太阳能电池）中的集成提供了更广阔的视角...

解读: 该辐射冷却技术对阳光电源光伏逆变器产品线具有重要应用价值。通过热管理优化可提升SG系列逆变器功率器件效率,降低SiC/IGBT模块热应力,延长系统寿命。文中提出的AI优化冷却策略可集成至iSolarCloud平台,实现预测性热管理。辐射涂层技术可应用于1500V高压系统散热设计,提升MPPT效率。钙...

Rongbin Liu · Ronghuan Xie · Xiaoying Chen · Xingkui Mao 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年9月

本文提出了一种用于多相无线电能传输（WPT）系统的新型无源均流方法。对于一个 N 相逆变器，在电感 - 电容 - 电容串联（LCC - S）补偿的 WPT 系统中会有 N 个补偿电感。所提出的方案引入了 N 个与这 N 个补偿电感相耦合的外部并联谐振支路。通过这种方式，在每个环流回路中引入了极大的阻抗，从而实现相电流的平衡。该方法无需在电能传输通道中添加额外的额定功率等级的无源元件。所提方法采用了两个耦合电感，易于实现。文中还介绍了两种新型的耦合电感集成结构。详细分析了所提方法的数学模型和均流原...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于耦合外部并联谐振支路的多相逆变器均流技术在无线电能传输领域具有重要的参考价值，特别是对我们在电动汽车充电和储能系统的技术延伸具有启发意义。 该技术的核心创新在于通过无源均流方法解决多相逆变器的电流不平衡问题。对于阳光电源而言，这一技术路线与我们在大功率光伏逆变器和...

作者未知 · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2025年1月

本文提出了一种用于提高基于氮化镓（GaN）的直流 - 直流转换器效率和功率密度的优化策略，该策略适用于具有宽输入电压范围调节需求的不同应用场景。该优化方案采用空心电感，并实施可变开关频率调制方法，以使氮化镓晶体管实现零电压开关导通，从而在频率调整方面提供更大的灵活性，并改善热管理。此外，针对基于交错式升降压氮化镓晶体管的直流 - 直流转换器，引入了一个专门的热模型，该模型考虑了自然对流散热器的存在。最后，通过对实验室原型进行测试，将理论探讨转化为实际应用。该原型实现了高效率（约 99%），在配备...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于GaN器件的DC-DC变换器优化技术具有显著的战略价值。该技术实现的99%高效率和17.5kW/L功率密度指标，直接契合我们在光伏逆变器和储能系统领域对高功率密度、高效率的核心追求。 在光伏应用场景中，该技术的宽输入电压范围（110-450V）特性尤为关键。这可有...

Utkarsh Misra · Vishvajitsinh Kosamiya · Alissa Brooke Anderson · Liguan Li 等6人 · IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology · 2025年2月

本研究探讨了将还原氧化石墨烯（rGO）薄膜作为接地层集成到小型化射频/毫米波系统中，以用于先进的热管理应用。诸如铜基散热器等传统方法难以应对现代射频/毫米波封装日益增长的功率和更紧凑的集成要求。与铜（约 400 瓦/米·开尔文）相比，rGO 具有极高的面内热导率（约 1100 瓦/米·开尔文），因此它成为射频电子封装热管理的有力候选材料。本研究探索了在射频和微波电子设备中使用 rGO 形成接地层的方法，并通过细致的传输线模拟和测量来评估其性能。我们的研究结果表明，rGO 接地层具有较高的信号完整...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，该石墨烯薄膜地平面技术对我们的核心产品线具有重要的潜在应用价值。在光伏逆变器和储能变流器领域，功率密度的持续提升使得热管理成为制约产品性能的关键瓶颈。该研究展示的还原氧化石墨烯（rGO）薄膜具备约1100 W/mK的面内热导率，相比传统铜材料提升近3倍，这为我们突破当前大功...

Xiangdong Meng · Xinyi Pei · Yuncheng Han · Na Sun 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2024年12月

利用超宽带隙半导体（如氧化镓（Ga₂O₃）和金刚石）的紧凑型、高精度、耐用型热中子探测器，在恶劣环境下对核反应堆进行安全、长期的堆芯附近监测方面具有巨大潜力。然而，实现低器件漏电流和高效中子探测仍然是一项重大挑战。在这项工作中，我们展示了首个基于大面积（9平方毫米）p - NiO/β - Ga₂O₃异质结二极管的热中子探测器。该器件的界面陷阱密度较低，这通过轻微的电容 - 频率色散和低1/f噪声等效功率得以证明，从而实现了超低漏电流（在 - 200 V时为10⁻⁸ A）。因此，它对α粒子（5.4...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于β-Ga2O3的热中子探测器技术虽然聚焦于核辐射监测领域，但其底层的超宽禁带半导体材料技术与我们在功率电子器件领域的发展方向存在重要关联性。 β-Ga2O3作为新一代超宽禁带半导体材料，其禁带宽度达4.8eV，远超碳化硅（3.3eV）和氮化镓（3.4eV）。论文展...

Ajithkumar Sitharaj · Journal of Materials Science: Materials in Electronics · 2025年1月 · Vol.36.0

光伏（PV）系统的效率显著受到太阳辐照度、面板温度以及热管理技术等因素的影响。本研究开发了一种先进的光伏-相变材料（PV-PCM）系统，通过掺杂纳米材料的相变材料实现高效热调控，从而提升光伏发电效率。实验装置位于印度泰米尔纳德邦哥印拜陀的KPR工程与技术研究所（10°57′N，76°59′E），由三个相同的5W光伏组件构成，每个组件分别集成了不同的相变材料：一种使用石蜡，另一种采用与石墨烯复合的格劳贝尔盐（Na₂SO₄·10H₂O），第三种则包含Na₂SO₄·10H₂O、石墨烯（Gr）和氧化铝（...

解读: 该纳米增强相变材料热管理技术对阳光电源SG系列光伏逆变器具有重要应用价值。研究证实通过Na₂SO₄·10H₂O-石墨烯-Al₂O₃复合PCM可降低组件温度2℃、提升发电效率0.7-1.2%,这与我司MPPT优化算法形成协同效应。建议在大型地面电站SG系列逆变器配套方案中,结合iSolarCloud平...