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SiC MOSFET结温监测与控制技术综述
A Review of Junction Temperature Monitoring and Control Techniques for SiC MOSFETs
张擎昊 · 郑大勇 · 张品佳 · 中国电机工程学报 · 2025年2月 · Vol.45
碳化硅（SiC）金属-氧化物-半导体场效应管（MOSFET）因其优异性能在工业领域广泛应用，其可靠性与结温密切相关，结温监测与控制成为研究热点。本文将该技术分为经典结温监测、考虑老化影响的监测及结温控制三类。综述了热模型法与热敏电参数法的原理与发展，分析老化对监测精度的影响及补偿必要性，并探讨内部控制与外部控制方法的优劣。最后指出当前关键问题与未来发展方向，为相关研究提供参考。
解读: 该研究对阳光电源SiC器件应用产品线具有重要指导价值。结温监测与控制技术可直接应用于ST系列储能变流器、SG系列光伏逆变器和电动汽车充电桩等高功率密度产品,有助于提升SiC MOSFET的可靠性和使用寿命。特别是考虑器件老化影响的监测方法,可用于iSolarCloud平台的预测性维护,实现产品全生命...
基于器件物理的高压SiC MOSFET短路故障行为模型
A Device-Physics-Based Behavioral Model for Short-Circuit Failure of High-Voltage SiC MOSFETs
巫以凡 · 李驰 · 徐云飞 · 郑泽东 等5人 · 电工技术学报 · 2025年8月 · Vol.40
针对国产高压SiC MOSFET短路耐受能力差、缺乏精准仿真模型的问题，提出一种基于器件物理特性的行为模型，准确描述短路过程中电流、电压等外部特性。模型修正沟道电流中的电压项，并在元胞层面建模JFET区与漂移区电阻，考虑实际器件设计与工艺影响。关键参数源自器件设计环节，提升短路仿真精度并建立设计与应用间的桥梁。实验验证表明，6.5 kV/400 A器件仿真与实测结果一致性高，短路电流关键特征相对误差小于2.5%。
解读: 该SiC MOSFET短路故障建模研究对阳光电源高压产品线具有重要参考价值。特别是针对ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器中的6.5kV SiC器件应用，该模型可提升短路保护设计精度，降低器件失效风险。通过精确的物理建模和参数优化，有助于提高PowerTitan等大功率产品的可靠性设计。对于车载O...
SiC功率MOSFET栅极漏电流监测：一种智能栅极驱动器的估算方法
Monitoring of Gate Leakage Current on SiC Power MOSFETs: An Estimation Method for Smart Gate Drivers
Julien Weckbrodt · Nicolas Ginot · Christophe Batard · Stephane Azzopardi · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年8月
碳化硅（SiC）功率器件因其高频、高温特性被广泛应用于电能转换系统。本文针对SiC MOSFET的栅极漏电流监测问题，提出了一种适用于智能栅极驱动器的估算方法，旨在提升SiC器件在电力电子系统中的运行可靠性与状态监测能力。
解读: 该研究直接契合阳光电源在光伏逆变器和储能PCS中对SiC器件的应用趋势。随着PowerTitan系列储能系统及组串式逆变器向更高功率密度和高频化演进，SiC MOSFET的长期可靠性至关重要。该栅极漏电流监测方法可集成至阳光电源的智能栅极驱动电路中，实现对功率模块早期失效的预警，从而提升iSolar...
电荷载流子寿命定制型高压SiC p-i-n二极管的静态与动态性能及电容辅助开关技术
Static and Dynamic Performance of Charge-Carrier Lifetime-Tailored High-Voltage SiC p-i-n Diodes With Capacitively Assisted Switching
Keijo Jacobs · Mietek Bakowski · Per Ranstad · Hans-Peter Nee · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年10月
本文探讨了碳化硅（SiC）功率半导体技术的最新进展。针对高压应用场景，研究了通过定制电荷载流子寿命来优化SiC p-i-n二极管的静态导通与动态开关性能，并引入电容辅助开关技术以提升高功率转换器的效率与可靠性。
解读: 该研究直接关联阳光电源的核心功率半导体选型与模块设计。随着阳光电源在组串式逆变器及PowerTitan/PowerStack储能系统中对高压、高功率密度要求的不断提升，SiC器件的应用已成为降低损耗、缩小体积的关键。通过对SiC p-i-n二极管载流子寿命的定制及电容辅助开关技术的优化，可进一步提升...
面向未来牵引变流器的双SiC MOSFET模块特性与实现
Characterization and Implementation of Dual-SiC MOSFET Modules for Future Use in Traction Converters
Joseph Fabre · Philippe Ladoux · Michel Piton · IEEE Transactions on Power Electronics · 2015年8月
硅基IGBT在轨道交通变流器中应用广泛。碳化硅（SiC）技术正推动开关器件向更高阻断电压、更高工作温度及更高开关速度发展。本文探讨了首批商用SiC MOSFET模块的特性，分析了其在提升变流器效率与功率密度方面的潜力及面临的挑战。
解读: SiC技术的应用是阳光电源提升产品竞争力的关键。该文章探讨的SiC MOSFET模块特性对公司组串式光伏逆变器和PowerTitan系列储能变流器（PCS）的功率密度提升具有重要参考价值。随着SiC器件向高压、高温方向演进，建议研发团队重点关注其在高频开关下的电磁兼容性及热管理优化。在未来的高压储能...
基于非线性热模型的碳化硅功率模块电路级电热建模
Circuit-Based Electrothermal Modeling of SiC Power Modules With Nonlinear Thermal Models
Salvatore Race · Aron Philipp · Michel Nagel · Thomas Ziemann 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年7月
本文提出了一种用于碳化硅（SiC）功率模块的电路级电热建模新方法。针对SiC器件在高温下材料属性及封装结构对电热性能的影响，利用有限元仿真与修正技术，建立了能准确表征非线性热特性的电热耦合模型，为高功率密度电力电子系统的热设计与可靠性评估提供了理论支撑。
解读: 该研究对阳光电源的核心产品线具有极高价值。随着公司组串式逆变器（如SG系列）和储能系统（如PowerTitan）向更高功率密度演进，SiC器件的应用已成趋势。该电热建模方法能显著提升研发阶段对SiC功率模块热应力的预测精度，优化散热设计，从而提升产品在极端工况下的可靠性与寿命。建议研发团队将其应用于...
快速开关SiC功率器件与变换器应用中的机遇、挑战及潜在解决方案
Opportunities, Challenges, and Potential Solutions in the Application of Fast-Switching SiC Power Devices and Converters
Xibo Yuan · Ian Laird · Sam Walder · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年4月
基于碳化硅（SiC）等宽禁带材料的功率器件相比硅基器件，具有更高的开关速度、耐压能力和工作温度。本文探讨了SiC器件在现有及新兴应用中提升效率与功率密度的潜力，并分析了其在应用过程中面临的挑战及相应的技术解决方案。
解读: SiC器件是阳光电源提升产品竞争力的核心技术路径。在组串式光伏逆变器和PowerTitan/PowerStack储能系统中，应用SiC器件可显著减小磁性元件体积，提升整机功率密度，并降低开关损耗以提高效率。针对文中提到的快速开关带来的EMI干扰、电压过冲及驱动保护挑战，建议研发团队在iSolarCl...
碳化硅MOSFET的短路保护：挑战、方法与展望
Short Circuit Protection of Silicon Carbide MOSFETs: Challenges, Methods, and Prospects
作者未知 · IEEE Transactions on Power Electronics · 日期未知
随着可再生能源行业的快速增长，碳化硅（SiC）MOSFET在各类电力电子场景中应用日益广泛。为确保其安全运行，开发快速可靠的短路保护技术至关重要。本文详细综述了现有的短路保护方法，分析了其技术挑战，并展望了未来的发展方向。
解读: SiC器件是阳光电源提升光伏逆变器和储能系统功率密度与转换效率的核心。随着PowerTitan等储能系统及组串式逆变器向更高电压等级和更高开关频率演进，SiC MOSFET的短路耐受能力成为系统可靠性的关键瓶颈。本文提出的短路保护策略对阳光电源优化驱动电路设计、提升功率模块在极端工况下的生存能力具有...
使用倒装芯片键合碳化硅功率器件的3D无键合线开关单元
3-D Wire Bondless Switching Cell Using Flip-Chip-Bonded Silicon Carbide Power Devices
Sayan Seal · Michael D. Glover · H. Alan Mantooth · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年10月
本文提出了一种基于碳化硅（SiC）功率器件的3D无键合线功率模块。传统键合线存在寄生电感，限制了高频开关性能，导致SiC器件潜力无法完全发挥。该设计通过倒装芯片技术消除了键合线，旨在降低寄生参数，提升高频开关效率。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线具有极高的战略价值。随着光伏逆变器和储能PCS（如PowerTitan、ST系列）向高功率密度和高频化演进，降低功率模块的寄生电感是提升系统效率和减小体积的关键。无键合线封装技术能显著改善SiC器件的散热性能与开关特性，有助于阳光电源在下一代组串式逆变器及储能变流器中实现...
高温碳化硅(SiC)功率器件的薄膜封装解决方案
Thin-Film Encapsulation Solution for High-Temperature SiC Power Devices
Rong Zhang · Zexin Liu · Kangyong Li · Li Fang 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年7月
宽禁带半导体如碳化硅（SiC）可在250°C以上高温运行，但现有封装技术限制在175°C以下，成为高温封装的瓶颈。本文提出一种创新的SiC功率器件高温封装方案，利用Parylene HT/Al2O3多层薄膜结构，有效提升了器件在极端高温环境下的可靠性与工作性能。
解读: 该技术对阳光电源的核心业务具有极高的战略价值。随着光伏逆变器和储能变流器（PCS）向高功率密度、小型化方向发展，SiC器件的应用已成为主流。目前PowerTitan及组串式逆变器在极端环境下的散热与封装是提升可靠性的关键。该多层薄膜封装技术能显著提升SiC模块的耐温极限，有助于阳光电源在高温、高湿等...
高功率SiC模块中多层聚酰亚胺基板的电热设计空间
Electro-Thermal Design Space for Multilayer Polyimide Substrates in High-Power SiC Modules
Narayanan Rajagopal · Taha Moaz · Christina DiMarino · IEEE Transactions on Power Electronics · 2026年4月
本文探讨了用于高功率SiC转换器（如iPEBB）的新型聚酰亚胺基有机直接覆铜（ODBC）基板技术。该技术通过提升设计灵活性与可靠性，旨在实现更高的功率密度。文章重点分析了ODBC介电材料的电热特性，为高功率密度电力电子模块的封装设计提供了理论依据与优化空间。
解读: 随着阳光电源在组串式逆变器和PowerTitan系列储能系统中对高功率密度和高效率的极致追求，SiC器件的应用已成为核心竞争力。本文研究的ODBC基板技术能显著改善SiC模块的散热性能与电气布局，直接助力提升阳光电源逆变器及PCS产品的功率密度。建议研发团队关注聚酰亚胺基板在高温、高压环境下的长期可...
基于双面布局的低寄生电感SiC功率模块
A Low Parasitic Inductance SiC Power Module Based on Double-Sided Layout
马浩浩 · 杨媛 · 郭孙毓 · Santiago 等6人 · 电工技术学报 · 2025年8月 · Vol.40
碳化硅（SiC）功率模块因高开关速度对寄生电感敏感，导致电压应力和开关损耗增加。本文提出一种双面布局SiC功率模块结构，通过在DBC基板上对称布置器件与端子，并利用穿孔实现三维电流路径，显著降低寄生电感与体积。仿真表明，相较传统二维键合线封装，寄生电感降低95%；实验验证显示，电压超调减少37%，开关损耗下降14%，动态性能优于商用模块，有效提升电气性能与开关特性。
解读: 该双面布局SiC功率模块技术对阳光电源产品线具有重大应用价值。95%的寄生电感降低可直接优化SG系列高功率密度光伏逆变器和ST系列储能变流器的开关特性,提升系统效率。37%的电压超调降低有助于提高PowerTitan等大功率产品的可靠性。该技术特别适用于新一代1500V系统和车载OBC等对功率密度要...
一种基于NSGA-II优化的流形微通道散热器，用于提升SiC功率模块的散热性能与热均匀性
An NSGA-II Optimized Manifold Microchannel Heat Sink With Better Heat Dissipation and Superior Thermal Uniformity for SiC Power Modules
Chunyang Man · Zhiqiang Wang · Yu Liao · Xiaojie Shi 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年7月
碳化硅（SiC）功率模块凭借优异性能成为可再生能源与电动汽车的首选。然而，高热流密度与热分布不均限制了其性能提升。本文提出一种基于NSGA-II算法优化的流形微通道散热器，旨在解决SiC模块的散热瓶颈，显著提升散热效率与热均匀性。
解读: 该研究直接针对SiC功率模块的核心散热痛点，对阳光电源的组串式逆变器（如SG系列）及PowerTitan/PowerStack储能变流器具有重要参考价值。随着阳光电源产品功率密度的不断提升，SiC器件的应用日益广泛，高热流密度带来的热管理挑战愈发严峻。本文提出的流形微通道散热优化设计，可有效降低Si...
1-kV碳化硅雪崩击穿二极管的性能研究
Performance of a 1-kV, Silicon Carbide Avalanche Breakdown Diode
D. Urciuoli · S. Ryu · D. C. Capell · D. Ibitayo 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2015年9月
本文研制了一种额定击穿电压为1kV的碳化硅(SiC)雪崩击穿二极管(ABD)，旨在改善固态器件在硬开关关断过程中产生的电压瞬变抑制能力。通过在感性负载电路中进行1000次脉冲测试（峰值电流超100A），验证了该器件在峰值脉冲电流、钳位电压及峰值脉冲功率方面的优越性能。
解读: 该研究对于阳光电源的核心产品线具有极高的应用价值。随着公司组串式逆变器和PowerTitan/PowerStack储能系统向更高功率密度和更高开关频率演进，功率器件在硬开关过程中的电压尖峰抑制成为提升系统可靠性的关键。SiC ABD的应用可有效替代传统钳位电路，减小寄生参数影响，提升逆变器及PCS功...
一种用于碳化硅功率MOSFET栅氧化层退化的栅极驱动级隔离监测技术
A Gate Driver-Level Isolated Monitoring Technique for Gate Oxide Degradation in Silicon Carbide Power Mosfets
Javad Naghibi · Sadegh Mohsenzade · Kamyar Mehran · Martin P. Foster · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年12月
栅氧化层退化是Si和SiC功率MOSFET的主要失效模式之一。由于SiC MOSFET的栅氧化层结构更薄且SiC与SiO2之间的导带偏移量减小，其栅氧化层退化导致的器件失效问题更为突出。本文提出了一种在栅极驱动器层面实现的隔离监测技术，用于实时评估SiC MOSFET的栅氧化层健康状态。
解读: 随着阳光电源在光伏逆变器和PowerTitan/PowerStack储能系统中大规模应用SiC器件以提升功率密度和转换效率，器件的长期可靠性成为核心竞争力。该技术通过栅极驱动层面的监测，无需额外传感器即可实现对SiC栅氧化层退化的实时预警，极大地提升了系统的故障预测与健康管理（PHM）能力。建议研发...
具有降低EMI的零电压开关电流源逆变器驱动永磁同步电机
Zero-Voltage-Switching Current Source Inverter Fed PMSM Drives With Reduced EMI
Zheng Wang · Yang Xu · Pengcheng Liu · Yue Zhang 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年1月
碳化硅（SiC）器件因其高耐压、高开关频率和耐高温特性备受关注。然而，在电压源逆变器驱动中，SiC器件带来的电磁干扰（EMI）和过流能力受限等挑战限制了其进一步应用。本文提出了一种零电压开关电流源逆变器拓扑，旨在优化驱动性能并降低EMI。
解读: 该研究针对SiC器件在高频应用中的EMI挑战，提出了零电压开关（ZVS）拓扑，这对阳光电源的组串式光伏逆变器及储能变流器（PCS）产品线具有重要参考价值。随着阳光电源产品向更高功率密度和更高开关频率演进，SiC器件的应用日益广泛。该拓扑有助于优化逆变器输出侧的电磁兼容性设计，减少滤波器体积，提升系统...
基于数据手册的碳化硅功率MOSFET紧凑模型
包含第三象限特性
Arman Ur Rashid · Md Maksudul Hossain · Asif Imran Emon · Homer Alan Mantooth · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年10月
本文提出了一种碳化硅（SiC）功率MOSFET仿真模型，在保证第一象限精度的同时，能准确预测静态和动态的第三象限行为。该模型具备非对称第三象限特性，对于同步整流仿真至关重要，且仅需基于数据手册参数即可构建，提升了电力电子系统设计的仿真效率与准确性。
解读: 随着阳光电源在组串式逆变器及PowerTitan、PowerStack等储能系统中全面推进SiC器件的应用，该模型具有极高的工程价值。SiC MOSFET的第三象限特性直接影响同步整流效率及死区时间设置，对提升系统整体转换效率至关重要。该模型通过数据手册驱动，能够显著缩短研发周期，降低仿真与实测的偏...
碳化硅功率器件结温提取技术综述
Junction Temperature Extraction for Silicon Carbide Power Devices: A Comprehensive Review
Huiqing Wen · Xiaoyu Li · Fei Zhang · Zifeng Qu 等11人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年2月
随着碳化硅（SiC）器件在电力电子领域的广泛应用，其高结温及剧烈波动带来的可靠性挑战日益凸显。本文全面综述了SiC器件结温提取的最新研究进展，探讨了不同提取方法在提升系统可靠性方面的应用价值，为解决SiC器件在高温环境下的性能评估与寿命预测提供了重要参考。
解读: 结温监测是提升阳光电源SiC产品可靠性的核心技术。在PowerTitan储能系统及组串式光伏逆变器中，SiC器件的高频化应用显著提升了功率密度，但热应力管理成为关键。通过引入先进的结温提取算法，可实现对SiC模块的实时热状态监控，从而优化iSolarCloud平台的故障预警模型，实现从“事后维护”向...
碳化硅功率MOSFET的温度相关短路能力
Temperature-Dependent Short-Circuit Capability of Silicon Carbide Power MOSFETs
Zhiqiang Wang · Xiaojie Shi · Leon M. Tolbert · Fred Wang 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2016年2月
本文对当前商用碳化硅（SiC）MOSFET的短路耐受能力进行了全面评估与数值研究。在25至200°C的壳温及400至750V的直流母线电压条件下，对三种1200V SiC MOSFET进行了测试，揭示了其短路性能随温度变化的规律，为功率器件的可靠性设计提供了关键数据支持。
解读: SiC器件是阳光电源提升光伏逆变器和储能PCS功率密度与效率的核心技术。该研究揭示了SiC MOSFET在高温及高压下的短路失效机理，对阳光电源优化组串式逆变器及PowerTitan/PowerStack储能系统的驱动保护电路设计至关重要。建议研发团队利用该结论改进短路保护逻辑，在保证高功率密度的同...
将优化后的相变散热器直接集成到碳化硅功率模块中以提升高热通量下的热性能
Direct Integration of Optimized Phase-Change Heat Spreaders Into SiC Power Module for Thermal Performance Improvements Under High Heat Flux
Wei Mu · Laili Wang · Binyu Wang · Tongyu Zhang 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年5月
碳化硅（SiC）功率模块因其优异的半导体特性被广泛应用，但其芯片尺寸较小导致热通量密度极高。此外，材料间热膨胀系数的不匹配会产生重复的热机械应力。本文研究了将相变散热器直接集成至SiC功率模块的方案，旨在有效降低热阻并缓解热应力，从而提升高功率密度模块的散热性能与可靠性。
解读: 该技术对阳光电源的组串式逆变器及PowerTitan系列储能PCS至关重要。随着公司产品向更高功率密度演进，SiC器件的高热通量散热成为瓶颈。引入相变散热器技术可显著降低模块结温，提升功率密度，同时缓解热循环带来的疲劳失效，直接提升产品在极端工况下的可靠性。建议研发团队关注该集成工艺的可制造性与成本...
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