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基于双光束同步激发的钒掺杂4H-SiC光电导开关中的均匀电流密度与热分布
Uniform Current Density and Thermal Distribution in Vanadium-Doped 4H-SiC PCSS Based on Dual-Beam Synchronous Excitation
Shengtao Chen · Ming Xu · Ruidong Lv · Li Sun 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年8月
缓解电流拥挤现象和提高热分布均匀性对于碳化硅光电导开关（SiC PCSS）的高功率应用具有重要意义。通过改变532 nm脉冲激光束的光路，研究了垂直电极结构的掺钒4H - SiC PCSS的瞬态输出特性。此外，建立了多物理场耦合模型，以模拟PCSS导通期间内部的电流密度和发热分布。结果表明，双脉冲激光束（双光束）同步激发显著降低了电极 - 半导体 - 绝缘体三相点处的峰值电流密度和温度，促进了这些参数在衬底内更均匀的分布，且不会影响PCSS的瞬态输出特性。
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于碳化硅光导开关（SiC PCSS）的研究具有重要的技术参考价值。碳化硅作为第三代半导体材料，已在我们的光伏逆变器和储能变流器中得到广泛应用，而该研究探索的光导开关技术代表了功率器件的另一发展方向。 该论文提出的双光束同步激发技术，通过优化电流密度和热分布均匀性，有...
基于4H-SiC衬底SH-SAW谐振器的超低功耗高优值数字控制可调谐振荡器
Ultralow-Power Consumption High FoM Digitally Controlled Tunable Oscillator Utilizing SH-SAW Resonator Based on 4H-SiC Substrate
Zonglin Wu · Yubo Zhang · Shuxian Wu · Hangyu Qian 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年7月
本文介绍了一种基于钽酸锂（LiTaO₃）/二氧化硅（SiO₂）/4H - 碳化硅（4H - SiC）多层衬底上的水平剪切表面声波（SH - SAW）谐振器的近吉赫兹、低功耗、低相位噪声数控振荡器。所制作的表面声波（SAW）谐振器实现了高达3916的最大品质因数（Bode - $Q_{\max}$）。SAW谐振器的高Q值使振荡器具备低相位噪声和低功耗的特性。采用皮尔斯振荡器以适配单端口SH - SAW谐振器的不对称结构。在标称配置下，所制作的振荡器在输出频率984 MHz、偏移10 kHz、100...
解读: 从阳光电源的业务视角分析，这项基于4H-SiC基底的超低功耗数字可控振荡器技术具有重要的战略参考价值。该技术的核心亮点在于利用碳化硅（SiC）基底实现了微瓦级功耗（最低66.4μW）和优异的相位噪声性能，这与我司在SiC功率器件领域的技术积累形成潜在协同。 在分布式光伏和储能系统中，大量分布式传感...
多晶硅/4H-SiC功率异质结在反向偏压应力下场致发射隧穿电流的反常减小
Anomalous Decrease of Field-Emission Tunneling Current for Poly-Si/4H-SiC Power Heterojunction Under Reverse Bias Stress
Hao Fu · Zilong Wu · Xiangrui Fan · Xinyu Zhang 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年6月
首次通过实验验证了低势垒多晶硅（Poly - Si）/4H - 碳化硅（4H - SiC）异质结的可靠性。该异质结分别在 500 A/cm²的正向电流密度和 1 MV/cm 的反向电场下表现出卓越的长期正向导通和反向阻断可靠性，这对于功率应用至关重要。在 1.2 kV 级 4H - SiC 外延层上制备了纯功率异质结，其势垒高度为 0.804 eV，理想因子为 1.026。创新性地发现，异质结反向电流（<inline - formula xmlns:mml="http://www.w3.org/...
解读: 从阳光电源功率半导体器件应用角度来看，这项Poly-Si/4H-SiC异质结技术具有重要的战略参考价值。该研究首次系统验证了低势垒异质结在1.2kV级应用中的长期可靠性，在500A/cm²正向电流密度和1MV/cm反向电场条件下表现出色的稳定性，这直接契合我司光伏逆变器和储能变流器中功率开关器件的工...
4H-碳化硅漂移阶跃恢复二极管脉冲发生器的设计与优化
Design and Optimization of a 4H-Silicon Carbide Drift Step Recovery Diode Pulse Generator with 7.91-kV Output and 1.41-ns Rise Time
Tong Liu · Lin Liang · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年6月
为提升4H-SiC DSRD的反向电流能力，进而提高脉冲输出峰值电压并缩短上升时间，本文提出一种新型双电源4H-SiC DSRD脉冲发生器。采用Sentaurus TCAD软件仿真分析影响脉冲输出特性的电路参数，确定最佳正向泵浦时间为110 ns，直流输入电压V<sub>CC</sub>和V<sub>1</sub>分别为700 V和200 V，DSRD支路输出级电容和电感分别为20 nF和100 nH。实验观测到输出电压存在两个预脉冲，并分别解释其成因。通过合理控制泵浦时间可有效抑制预脉冲。实验...
解读: 该4H-SiC DSRD脉冲发生器技术对阳光电源的SiC功率器件应用具有重要参考价值。其7.91kV高压输出和1.41ns超快上升时间特性，可为ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器中的SiC MOSFET/IGBT驱动电路设计提供借鉴，特别是在1500V高压系统中实现更快的开关速度和更低的开关损耗...
Ti₃AuC₂ MAX相/4H-SiC异质结构界面与输运特性在高温功率器件应用中的理论研究
Theoretical Study on the Interface and Transport Properties of Ti₃AuC₂ MAX Phase/4H-SiC Heterostructures for High-Temperature Power Device Applications
Qingzhong Gui · Zhen Wang · Wei Yu · Guoyou Liu 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年6月
高质量的电接触是高温电子器件应用中长期以来的需求。然而，由于性能退化，传统金属已无法满足日益增长的需求。幸运的是，新兴的 MAX 相金属展现出了良好的电学性能。在本文中，我们研究了 Ti₃AuC₂ 的结构稳定性和力学性能，然后通过第一性原理计算系统地研究了 Ti₃AuC₂/4H - SiC 界面的原子结构、电子性质和输运性质。Ti₃AuC₂ 相呈现出金属特性，具有出色的热稳定性和力学性能，适用于高温场景。考虑了基于堆叠序列的不同界面几何结构，结果表明界面的局部键合可以有效调节界面接触特性并降低肖...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于Ti₃AuC₂ MAX相/4H-SiC异质结构的研究具有重要的战略意义。4H-SiC作为第三代宽禁带半导体，是我们高功率光伏逆变器和储能变流器的核心器件材料，其耐高温、高频、低损耗特性直接决定了系统效率和可靠性。然而，传统金属电极在高温工作环境下的性能退化一直是制约...
4H-SiC电荷平衡浮动结势垒肖特基二极管的高Baliga品质因数验证
Demonstration of 4H-SiC Charge Balance Floating Junction Barrier Schottky Diode With High Baliga Figure of Merit
Jingyu Li · Qingwen Song · Hao Yuan · Fengyu Du 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年1月
降低比导通电阻（Ron,sp）和提高击穿电压（BV）是碳化硅（SiC）功率器件的主要目标。本文基于电荷平衡理论建立了多层浮空结器件模型，并通过实验验证了一种优化的4H - SiC浮空结肖特基势垒二极管（CB - FJJBS）。利用电荷平衡理论，该器件实现了更均衡的电场（EF）分布，从而改善了其击穿特性。值得注意的是，该器件的巴利加优值（BFOM，即4V<sup>2</sup>/Ron,sp）达到12.1GW/cm²，比导通电阻（Ron,sp）为4.9mΩ·cm²，击穿电压（BV）为3.85kV，...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项4H-SiC电荷平衡浮结势垒肖特基二极管技术具有重要的战略价值。该器件实现了12.1 GW/cm²的Baliga品质因数，导通电阻仅4.9 mΩ·cm²，击穿电压达3.85 kV，这些指标直接关系到我们核心产品的性能提升空间。 在光伏逆变器应用中，该技术的低导通电阻特...
高可靠性碳化硅紫外单光子雪崩二极管实现超过10000小时连续运行
Highly reliable SiC UV SPAD with over 10,000 hours of continuous operation
Yan Zhou · Xiaoqiang Tao · Tianyi Li · Dong Zhou 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年10月
本研究设计并制作了一种具有分离式吸收 - 电荷 - 倍增结构的紫外（UV）4H - 碳化硅（SiC）单光子雪崩光电二极管（SPAD）。
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项4H-SiC基紫外单光子雪崩光电二极管（UV SPAD）技术具有重要的潜在应用价值。该器件实现了超过10,000小时的连续运行可靠性，这一突破性指标对我们的核心业务领域具有多维度的技术启示。 在光伏逆变器领域，SiC材料已成为功率器件的重要发展方向，而本研究展示的Si...
一种4H-SiC 1.7 kV额定嵌入式TMBS UMOSFET
A 4H-SiC 1.7 kV Rated TMBS-Embedded UMOSFET
Jia-Wei Hu · Kuan-Min Kang · Chih-Fang Huang · IEEE Electron Device Letters · 2025年7月
本文提出并验证了一种新型的嵌入沟槽式金属氧化物半导体势垒肖特基（TMBS）二极管的 4H - 碳化硅（4H - SiC）UMOSFET。制备并评估了 TMBS 与 UMOS 比例为 0、1/3 和 1/2 的 MOSFET。一款沟槽深度为 1.5 微米、台面宽度为 1.6 微米的 UMOSFET，其比导通电阻（R<sub>on, sp</sub>）为 5.8 毫欧·平方厘米，击穿电压（BV）为 2040 伏。嵌入 TMBS 单元的器件击穿电压无下降，TMBS 与 UMOS 比例为 1/3 和 1...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项4H-SiC 1.7kV TMBS嵌入式UMOSFET技术具有重要的战略价值。该技术通过在沟槽MOSFET中嵌入肖特基势垒二极管单元，实现了功率器件性能的显著优化，这与我们在光伏逆变器和储能系统中对高效率、高可靠性功率半导体的需求高度契合。 技术核心价值体现在三个方面...
采用MeV级JFET注入和高效终端结构的高性能10-kV额定175-mΩ 4H-SiC MOSFET
High-Performance 10-kV-Rated, 175-mΩ 4H-SiC MOSFETs With MeV JFET Implantation and Efficient Termination
Lingxu Kong · Sizhe Chen · Na Ren · Manyi Ji 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年6月
本文介绍了高性能 10 kV 额定、175 mΩ 4H - SiC 金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET）的成功研发。该器件的结型场效应晶体管（JFET）设计宽度为 0.8 - 1.2 μm，有源区面积为 0.67 cm²，芯片尺寸为 1 cm²。该器件采用了总长度为 350 μm 的三区结终端扩展（3 - JTE）结构，展现出超过 12 kV 的卓越阻断性能。高压碳化硅（SiC）MOSFET 设计中的一个关键挑战是平衡缩小 JFET 宽度（$W_{JFET}$）——这对于降低...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项10kV级SiC MOSFET技术突破具有重要的战略价值。该器件实现了175mΩ的超低导通电阻和12kV以上的阻断性能，这对我们在光伏逆变器和储能系统中追求更高功率密度和效率的目标高度契合。 在光伏逆变器应用中，10kV级器件可支持更高的直流母线电压（如1500V系统...
基于4H-SiC的低噪声前端电荷耦合晶体管，用于0.9%辐射能量分辨率
4H-SiC-Based Low-Noise Front-End Charge Coupling Transistor for 0.9% Radiation Energy Resolution
Jiuzhou Zhao · Weizong Xu · Hao Qu · Dong Zhou 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年5月
本简报提出了一种基于宽带隙碳化硅（SiC）的方法，用于前端电子应用中的低噪声电荷耦合晶体管，可对α粒子进行精确检测并实现良好的能量分辨率。通过采用双栅外延结构设计的联合构建技术，减轻了沟道与底栅之间的电容耦合和电荷泄漏，同时结合蚀刻损伤修复以及干 - 湿 - 干氧化钝化制造工艺，制备出了 4H - SiC 结型场效应晶体管（JFET）。该晶体管室温泄漏电流约为 0.1 pA，输入电容密度低至 0.285 fF/μm²，输出电导低至 10⁻⁶ S，在 1 kHz 时实现了 1.1×10⁻¹⁹ A²...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于4H-SiC的低噪声前端电荷耦合晶体管技术虽然聚焦于辐射探测领域，但其底层技术突破对我们的核心业务具有重要的延伸价值。 **技术关联性分析**：该研究在SiC JFET器件上实现的突破——极低漏电流（~0.1 pA）、超低输入电容密度（0.285 fF/μm²）和...
考虑珀尔帖效应和汤姆逊效应的4H-SiC GTO晶闸管改进热模型
Modified Thermal Model Considering Peltier Effect and Thomson Effect for 4H-SiC GTO Thyristors
Zihan Zhang · Lei Yuan · Yang Liu · Bo Peng 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年4月
碳化硅（SiC）门极可关断晶闸管（GTO）具有高电流密度、高阻断电压、高开关频率和优异的热阻等特点，非常适合作为脉冲功率系统中的脉冲开关。然而，其可靠性仍然是一个亟待关注的关键问题。目前关于SiC GTO热失效机制的研究有限，部分原因是忽略了p - n结电压对热分布的影响。在本研究中，对热力学模型中的塞贝克系数（S）进行了修改，首次考虑了4H - SiC GTO中由塞贝克效应引起的、以往被忽略的珀尔帖热和汤姆逊热。仿真分析表明，修改后的模型能更精确地捕捉到GTO阳极下方的局部热集中现象。修改后的...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于4H-SiC GTO晶闸管热模型优化的研究具有重要的战略参考价值。作为全球领先的新能源设备制造商，我们在光伏逆变器、储能变流器等核心产品中大量应用功率半导体器件，而SiC器件正是我们实现高功率密度、高效率产品设计的关键技术路径。 该研究首次在热模型中引入Pelti...
基于4H-SiC衬底上异质外延ε-Ga₂O₃的高电流增强型MOSFET演示
Demonstration of High-Current E-Mode MOSFETs Using Heteroepitaxial ε-Ga₂O₃ on 4H-SiC Substrates
Shengheng Zhu · Linxuan Li · Tiecheng Luo · Weiqu Chen 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年3月
本文展示了在 4H - SiC 衬底上采用异质外延 ε - Ga₂O₃ 制备的高电流增强型（E 型）金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET）。这些器件具有非故意掺杂（UID）沟道和超高导电性的引出区，引出区通过选择性区域氟等离子体表面掺杂工艺实现。在引出区，实现了超过 3×10¹⁴ cm⁻² 的高面载流子浓度（ns），且迁移率达到 47.1 cm²/V·s，显著降低了寄生电阻。所制备的沟道长度（LCH）为 2 μm 的 E 型 MOSFET 表现出 209 mA/mm 的高最大漏...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于4H-SiC衬底的ε-Ga₂O₃异质外延MOSFET技术展现出显著的战略价值。该技术通过氟等离子体选区掺杂工艺，实现了超高导电性的接入区，有效降低了寄生电阻，使器件在2μm沟道长度下获得了209 mA/mm的高漏极电流密度和42 mS/mm的峰值跨导，这些参数对我司...
通过多外延生长与沟道注入技术实现高性能0.17-mΩ⋅cm²/800-V 4H-SiC超级结肖特基二极管
Demonstration of High-Performance 0.17-mΩ⋅cm²/800-V 4H-SiC Super-Junction Schottky Diodes via Multiepitaxial Growth and Channeled Implantation Techniques
Fengyu Du · Haobo Kang · Hao Yuan · Boyi Bai 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年2月
本文展示了利用沟道注入和双外延生长技术制备高性能 4H - 碳化硅（SiC）超结（SJ）肖特基二极管的过程。这些二极管具有厚度为<inline - formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"> <tex - math notation="LaTeX">$4.5 - \mu $ </tex - math></inline - formula>m 的...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项4H-SiC超结肖特基二极管技术具有重要的战略价值。该器件实现了0.17 mΩ·cm²的超低导通电阻和800V耐压等级，其巴利加品质因数(BFOM)达到3.76 GW/cm²，突破了传统4H-SiC材料的一维理论极限，这对我司光伏逆变器和储能变流器的功率密度提升具有直接...
利用金纳米颗粒增强宽带4H-SiC光电探测器：将灵敏度从紫外扩展至短波红外波段
Enhancing Broadband 4H-SiC Photodetectors With Gold Nanoparticles: Expanding Sensitivity From UV to SWIR Spectrum
Lulu Geng · Guohui Li · Wenbin Sun · Xianyong Yan 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年1月
4H型碳化硅（4H - SiC）在能够在高电压和高温条件下工作的光电探测器（PD）领域具有广阔的应用前景。然而，4H - SiC的宽带隙（3.26 eV）将其应用限制在400 nm以下的紫外（UV）波段。开发具有覆盖紫外到短波红外（SWIR）光谱的宽带响应的4H - SiC光电探测器至关重要。本研究展示了一种4H - SiC宽带光电探测器，其灵敏度可从紫外延伸至2200 nm的短波红外范围。这种优异的性能归因于4H - SiC带隙内存在大量形成深能级的缺陷中心，这些缺陷中心使得探测器能够吸收能量...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于4H-SiC的宽光谱光电探测器技术具有重要的战略参考价值。碳化硅材料本身是我们功率器件领域的核心关注对象，其在高压、高温环境下的稳定性直接关系到光伏逆变器和储能变流器的效率与可靠性。 该研究通过引入金纳米粒子增强局域等离子体共振效应，将4H-SiC的光响应范围从紫...
基于异质衬底的AlN/GaN/AlN高电子迁移率晶体管的热特性表征与设计
Thermal Characterization and Design of AlN/GaN/AlN HEMTs on Foreign Substrates
作者未知 · IEEE Electron Device Letters · 2025年1月
与传统的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）相比，AlN/GaN/AlN高电子迁移率晶体管具有更强的载流子限制能力和更高的击穿电压。在本研究中，采用拉曼测温法对6H - SiC衬底上的单指AlN/GaN/AlN HEMT的自热行为进行了表征。建立了一个三维有限元分析模型，以优化该器件结构的热设计。仿真结果表明，为使6H - SiC和金刚石衬底上的AlN/GaN/AlN HEMT的沟道温升最小化，最佳缓冲层厚度分别约为2μm和0.7μm。此外，集成金刚石衬底可进一步提升热性能，与6H ...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项AlN/GaN/AlN HEMT技术研究对我们的核心产品具有重要战略意义。作为功率半导体器件的前沿技术，该研究通过优化热设计显著提升了器件的散热性能和可靠性，这直接关系到光伏逆变器和储能变流器等产品的功率密度和转换效率提升。 该技术的核心价值体现在三个方面：首先，Al...
重离子辐照在4H-SiC肖特基势垒二极管中诱导的陷阱浓度深度分布
Depth profile of trap concentration induced by heavy ion irradiation in 4H-SiC Schottky barrier diode
Xueqiang Yu · Xiaodong Xu · Hao Jiang · Lei Wu · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.127
本文研究了重离子辐照在4H-SiC肖特基势垒二极管中引入的缺陷陷阱浓度随深度的分布特性。通过变能量重离子辐照结合深能级瞬态谱技术，获得了不同深度处的陷阱浓度分布，并分析了主要缺陷能级（如Z1/Z2和HK中心）的形成机制与空间演化规律。结果表明，陷阱浓度分布与离子射程及电子/核能损密切相关，缺陷峰值区域位于近表面至几个微米深度范围内。该研究为理解SiC器件在高能粒子环境下的退化机理提供了实验依据。
解读: 该研究对阳光电源SiC功率器件的可靠性设计具有重要指导意义。研究揭示的重离子辐照导致的缺陷分布特性，直接关系到我司ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器中SiC器件的辐照耐受性。特别是在航天级和核电站配套的高可靠性产品中，需要充分考虑这种缺陷效应对器件性能的影响。基于该研究成果，我们可以优化SiC器...