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理解β-Ga2O3肖特基势垒二极管中的直流反向偏置导通与击穿机制
Understanding the DC Reverse Bias Conduction and Breakdown Mechanism in β-Ga2O3 Schottky Barrier Diodes
Harsh Raj · Rajarshi Roy Chaudhuri · Mayank Shrivastava · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年5月
本研究首次报道了β - Ga₂O₃肖特基势垒二极管反向偏置击穿的电压斜坡速率相关调制现象。研究表明，在转变为陷阱辅助空间电荷限制传导（SCLC）之前，反向泄漏传导受肖特基接触处的热场电子注入以及通过耗尽区缺陷态的普尔 - 弗兰克尔（PF）输运限制。结果显示，击穿调制是由PF输运向SCLC转变的变化所引起的，而这种转变受电场分布与电子俘获动力学的相互作用支配。采用电致发光（EL）/光致发光（PL）分析来深入了解电场分布以及缺陷态在电流传导中的作用。最后，利用失效后电子显微镜来探究失效对电子俘获和电...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于β-Ga2O3肖特基势垒二极管反向击穿机制的研究具有重要的战略价值。作为新一代超宽禁带半导体材料，β-Ga2O3的禁带宽度达4.8eV，理论击穿场强超过8MV/cm，这使其在高压、高功率应用场景中展现出显著优势，与我司光伏逆变器和储能变流器的核心需求高度契合。 该...
基于多保真度代理模型的抗辐射SiC MOSFET功率器件设计
Design of radiation tolerant SiC MOSFET power devices with multi-fidelity surrogate model
Weijie Wu · Zengquan Yao · Shan Xie · Hanyan Huang · Journal of Materials Science: Materials in Electronics · 2025年1月 · Vol.36.0
具有抗辐射性能的半导体器件对于航空航天应用至关重要，而多缓冲层结构（由三个N型掺杂层组成，掺杂浓度范围为5 × 10^16至1 × 10^19 cm^−3，厚度为0–2 μm）通过调制电场分布来增强器件的抗辐射能力。该结构优化了垂直方向的电场分布，降低了N型漂移区与N+衬底结处的峰值电场，从而有效抑制了辐射诱导的电流倍增效应。然而，器件结构的优化过程耗时较长。在本研究中，我们提出了一种基于非平稳分层Kriging模型的抗辐射SiC UMOSFET结构设计方法。该模型采用“数据-物理”协同驱动的方...
解读: 该抗辐射SiC MOSFET设计技术对阳光电源储能系统和光伏逆变器产品具有重要价值。多缓冲层结构通过电场调控提升器件可靠性的思路,可借鉴应用于ST系列PCS和SG系列逆变器的SiC功率模块优化设计中。基于Kriging代理模型的快速仿真方法能显著缩短器件结构开发周期,降低TCAD仿真成本,加速三电平...
鳍片倾斜角度优化以提升横向β-Ga2O3 MOSFET的电学性能
Optimization of fin-slanted angles for enhanced electrical performance in lateral _β_-Ga2O3 MOSFETs
Haiwen Xu · Jishen Zhang · Xiao Gong · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.126
本研究通过实验与Sentaurus TCAD仿真相结合，系统探讨了鳍片倾斜角度（α）对横向β-Ga2O3 MOSFET电学性能的影响。器件呈现增强型特性，开关比达约10⁷。随着α增大，漏源电流（IDS）和外在跨导（Gm）显著提升。同时，因边缘电场集中效应缓解，耐压性能明显改善，在α=15°、栅漏距（LGD）为10 μm时击穿电压（VBR）提高40%。电场分布模拟表明，α≈25°可有效抑制电场聚集，优化直流性能。
解读: 该β-Ga2O3 MOSFET鳍片优化技术对阳光电源功率器件升级具有前瞻价值。Ga2O3作为超宽禁带半导体（Eg~4.8eV），理论击穿场强达8MV/cm，远超SiC的3倍，可支撑更高电压等级应用。研究中通过α=25°鳍片角度优化实现击穿电压提升40%且抑制边缘电场集中的设计思路，可借鉴至ST系列储...
W波段背靠背纵向蛇形槽慢波结构的仿真与实验研究
Simulation and Experimental Investigation on W-Band Back-to-Back Longitudinal Serpentine Groove Slow Wave Structures
Huanyu Wang · Zhanliang Wang · Xing Liu · Jingrui Duan 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年6月
基于传统蛇形槽波导慢波结构，提出一种新型背靠背蛇形槽波导结构（BTBSGW）。该结构在保持常规工作模式特性的同时，实现共用片状电子束的双对称结构，拓展了电子束配置并简化了电子枪设计。通过高频特性分析及粒子模拟，研究了其色散特性、电场分布、耦合阻抗和传输性能。仿真表明，在18.8 kV、0.27 A电子束条件下，器件在86.5–92 GHz频带内增益超20 dB，90 GHz处效率达5.97%，输出功率为302.06 W。采用纳米数控加工制备样件，冷测结果与仿真高度一致，验证了设计可行性，具备在高...
解读: 该W波段慢波结构技术虽聚焦毫米波器件，但其多物理场耦合设计方法对阳光电源具有跨领域借鉴价值。在ST储能变流器和SG光伏逆变器中，高频磁集成设计面临电磁-热-结构耦合挑战，文章的电磁场仿真与实验验证方法可应用于优化功率磁性元件设计。背靠背对称结构理念可启发PowerTitan储能系统的模块化双向变流器...
直接键合铜基板底部铜层对功率模块局部放电性能的影响
Impacts of the Bottom Copper Layer of Direct-Bond Copper Substrates on the Partial Discharge Performance in Power Modules
Yuan Gao · Kai Yin · Claus Leth Bak · Asger Bjørn Jørgensen 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年12月
本文研究了直接键合铜（DBC）基板底部铜层对功率模块局部放电（PD）性能的影响。建立了不同布局的DBC样品有限元仿真模型，并对其电场分布进行了对比分析。结果表明，通过使底部铜层浮空、施加一半的高压，或者部分或完全去除底部铜层，可以显著降低DBC基板三相点处的最大电场。制作了多个DBC样品，并对其局部放电性能进行了实验测试。完全去除底部铜层可使局部放电起始电压（PDIV）提高79%以上。实验结果与仿真分析吻合良好，验证了研究结果。制作了一个采用完全去除底层铜概念的模拟功率模块，并按照IEC 602...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于DBC基板底层铜层优化以提升局部放电性能的研究具有重要的战略价值。在光伏逆变器和储能变流器向中高压、大功率方向发展的趋势下，功率模块的绝缘可靠性已成为制约产品性能提升的关键瓶颈。 该研究通过有限元仿真与实验验证相结合，系统分析了底层铜层不同布局方案对电场分布的影响...