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线性区SiC-JFET极间电容表征方法
Characterization Method of SiC-JFET Interelectrode Capacitances in Linear Region
Ke Li · Arnaud Videt · Nadir Idir · IEEE Transactions on Power Electronics · 2016年2月
为研究SiC-JFET的开关波形，必须掌握功率器件在线性区内的极间电容演变特性。本文首先利用多电流探针法表征了反向传输电容Cgd，并通过阻抗分析仪测量进行了验证。同时，采用相同方法对输出电容Coss进行了测量与分析。
解读: 随着阳光电源在高功率密度组串式逆变器及PowerTitan储能系统PCS中对SiC器件应用比例的提升，精确掌握SiC器件在全工作区间（尤其是线性区）的电容特性对于优化开关损耗模型、提升驱动电路设计精度至关重要。该研究提出的表征方法有助于研发团队更准确地评估SiC器件的动态性能，从而优化逆变器及PCS...
4H-SiC功率MOSFET雪崩诱导退化建模
Modeling Avalanche Induced Degradation for 4H-SiC Power MOSFETs
Jiaxing Wei · Siyang Liu · Xiaobing Zhang · Weifeng Sun 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年11月
本文提出了一种预测4H-SiC功率MOSFET在重复雪崩应力下退化的模型。通过分析JFET区域栅氧化层界面的正电荷注入现象，选取栅漏电容（Cgd）作为量化雪崩诱导退化的关键参数，建立了退化模型以评估器件的长期可靠性。
解读: SiC器件是阳光电源组串式逆变器、PowerTitan储能系统及高压充电桩实现高效率、高功率密度的核心。雪崩应力是功率器件在极端工况下的主要失效模式之一。该研究提出的退化模型有助于研发团队在设计阶段更精准地评估SiC MOSFET的寿命，优化驱动电路的保护策略，从而提升阳光电源产品在复杂电网环境下的...
通过三维共封装和增强的dv/dt控制能力释放GaN/SiC级联器件的全部潜力
Unlocking the Full Potential of GaN/SiC Cascode Device With 3D Co-Packaging and Enhanced dv/dt Control Capability
Ji Shu · Jiahui Sun · Mian Tao · Yangming Du 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年1月
为充分挖掘氮化镓高电子迁移率晶体管（GaN - HEMT）/碳化硅结型场效应晶体管（SiC - JFET）共源共栅器件的快速开关潜力，采用三维堆叠共封装结构来最小化寄生互连电感。这种结构具有降低开关损耗和抑制振荡的优点。配备三维共封装结构后，通过给低压氮化镓高电子迁移率晶体管引入一个额外的栅 - 漏电容 \(C_{GD - LV}\)，增强了氮化镓/碳化硅共源共栅器件的 \(dv/dt\) 控制能力。这个额外的 \(C_{GD - LV}\) 改善了输入控制栅电压与结型场效应晶体管栅电压之间的耦...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项GaN/SiC级联器件的3D协同封装技术具有重要的战略价值。该技术通过三维堆叠封装显著降低寄生电感，并引入额外栅漏电容实现精确的dv/dt控制，为我们的核心产品带来多重技术突破机遇。 在光伏逆变器领域，该技术可直接提升产品的功率密度和转换效率。快速开关能力意味着更低的...
快速开关条件下SiC功率MOSFET三种端间电容模型的精度研究
Accuracy of Three Interterminal Capacitance Models for SiC Power MOSFETs Under Fast Switching
Roger Stark · Alexander Tsibizov · Neha Nain · Ulrike Grossner 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年8月
本文全面分析了具有横向沟道的垂直结构碳化硅（SiC）功率MOSFET的非线性电压相关电容，重点研究了快速开关瞬态过程。通过二维TCAD仿真提取了依赖于栅源电压（Vgs）和漏源电压（Vds）的电容特性（Cgs, Cgd, Cds），并评估了三种不同模型在高速开关环境下的精度。
解读: SiC器件是阳光电源提升逆变器功率密度和转换效率的核心。随着组串式逆变器及PowerTitan储能系统向更高开关频率发展，精确的电容模型对于优化驱动电路设计、抑制电压尖峰及降低电磁干扰（EMI）至关重要。本文提出的建模方法可直接应用于阳光电源功率模块的选型与驱动参数优化，有助于提升系统在极端工况下的...
基于实时前馈控制的多电平选择性栅极驱动器
Multilevel Selective Gate Driver With Real-Time Feedforward Control for SiC Inverters
Luowei Wen · Wensong Yu · John Geiger · Iqbal Husain · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年3月
本文提出一种基于实时前馈控制的多电平选择性栅极驱动（SGD）策略，通过单路数字信号实现64级开通与关断栅极电阻选择，显著提升系统级逆变器性能。该前馈控制依据逆变器运行状态，在PWM开关周期层面实施，可在数十微秒的子开关周期内有效降低开关能量损耗，同时将漏源电压过冲限制在允许范围内，无需超高速动态调控。建立了四种基于时间尺度的仿真模型，分析栅极电阻及SGD在开关瞬态、开关周期、基波周期和驾驶循环中的影响。所设计的SGD硬件已在单相全桥逆变器中验证。实验与基波周期仿真结果表明，相较于传统栅极驱动（C...
解读: 该多电平选择性栅极驱动技术对阳光电源SiC功率器件应用具有重要价值。其64级栅极电阻实时选择策略可直接应用于ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的SiC模块驱动优化，通过PWM周期级前馈控制在降低开关损耗的同时抑制电压过冲，无需超高速动态调控即可提升系统效率。该技术对PowerTitan大型储能系...
用于高功率IGBT开关性能提升与过压保护的先进有源门极驱动
Advanced Active Gate Drive for Switching Performance Improvement and Overvoltage Protection of High-Power IGBTs
Fan Zhang · Xu Yang · Yu Ren · Lei Feng 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年5月
本文提出了一种新型有源门极驱动（AGD）技术，旨在提升高功率IGBT的开关性能并实现过压保护。相较于传统的固定电压源和固定门极电阻驱动方式，该AGD引入了互补电流源，可为门极提供额外的驱动电流，从而有效优化开关过程中的电压电流波形，降低损耗并抑制过电压。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线具有显著的工程价值。在集中式光伏逆变器和PowerTitan系列大型储能PCS中，高功率IGBT模块的开关损耗与过电压抑制是提升效率与可靠性的关键。通过引入有源门极驱动技术，可以更精细地控制IGBT的开关轨迹，在保证器件安全工作区（SOA）的前提下，进一步提升系统功率密度...
考虑栅漏电容非线性的SiC MOSFET串扰峰值预测算法
A Predictive Algorithm for Crosstalk Peaks of SiC MOSFET by Considering the Nonlinearity of Gate-Drain Capacitance
Hong Li · Yanfeng Jiang · Zhidong Qiu · Yuting Wang 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年3月
本文提出了一种精确预测SiC MOSFET串扰峰值的算法，该算法首次考虑了栅漏电容（Cgd）的非线性特性。通过对Cgd微分表达式的分析，该方法能更准确地指导SiC MOSFET驱动电路与保护电路的设计，有效提升电力电子系统的可靠性。
解读: 随着阳光电源在组串式逆变器、PowerTitan储能系统及电动汽车充电桩中大规模应用SiC MOSFET以提升功率密度和效率，串扰问题成为影响系统可靠性的关键挑战。该算法通过精确建模Cgd非线性，能够优化驱动电路设计，减少误导通风险，从而提升阳光电源核心功率模块的抗干扰能力。建议研发团队将其集成至驱...
基于磁耦合闭环控制的GaN HEMT有源栅极驱动器以抑制关断时漏源电压过冲及电磁干扰
A GaN HEMT Active Gate Driver to Combat Turn-Off Drain-Source Voltage Overshoot and EMI Based on Magnetic Coupling Closed-Loop Control
Lurenhang Wang · Yishun Yan · Mingcheng Ma · Xizhi Sun 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年5月
与传统的硅金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（Si MOSFET）相比，氮化镓高电子迁移率晶体管（GaN HEMT）具有更快的开关速度。在GaN HEMT的关断过程中，电流的快速下降会导致严重的漏源电压过冲和电磁干扰，这限制了其可靠性和应用场景。为解决这些问题，本文提出了一种基于磁耦合闭环控制（MCCLC）的GaN HEMT有源栅极驱动器。在MCCLC中，布置在功率回路附近的线圈能够在完全电气隔离的条件下，准确地提供功率侧的电流变化率（di/dt）反馈，这比传统方法更可靠。所提出的方法不需...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于磁耦合闭环控制的GaN HEMT有源栅极驱动技术具有重要的战略价值。在光伏逆变器和储能变流器等核心产品中，GaN功率器件的应用是实现高功率密度、高效率的关键路径，但关断过程中的电压过冲和EMI问题一直制约着其在大功率场景的可靠应用。 该技术通过磁耦合方式实现di/...
集成高K栅介质与分裂栅的4H-SiC超级结MOSFET
4H-SiC superjunction MOSFET with integrated high-K gate dielectric and split gate
Jiafei Yao1Zhengfei Yang1Yuxuan Dai1Ziwei Hu1Man Li2Kemeng Yang2Jing Chen2Maolin Zhang2Jun Zhang2Yufeng Guo2 · 半导体学报 · 2025年8月 · Vol.46
本文提出一种集成高K（HK）栅介质与分裂栅（SG）的4H-SiC超级结MOSFET（HKSG-SJMOS）。该器件采用高K介质作为包围源极连接分裂栅与金属栅的栅介质，优化漂移区电场分布，形成低阻导电通道，提升击穿电压（BV）并降低比导通电阻（Ron,sp）。分裂栅结构结合高K介质有效减小栅-漏电容（Cgd）与栅-漏电荷（Qgd），改善开关特性。仿真结果表明，相较于传统器件，HKSG-SJMOS的优值（FOM=BV²/Ron,sp）提升110.5%，高频优值（Ron,sp·Cgd）降低93.6%，...
解读: 该HKSG-SJMOS技术对阳光电源功率器件应用具有重要价值。其110.5%的FOM提升和93.6%的Ron,sp·Cgd降低，可直接应用于ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的SiC功率模块设计，显著降低导通损耗和开关损耗（开通/关断损耗分别减少38.3%/31.6%）。高K介质与分裂栅结构有效...
变频及漏源偏置应力下p-GaN HEMT输出电容提取方法
Output Capacitance Extraction of p-GaN HEMTs Under Multi Pulse Switching Across Variable Frequencies and Drain-Bias Stress
Xinzhi Liu · Junting Chen · Shanshan Wang · Sijiang Wu 等9人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 预计 2026年6月
本文提出了一种在多脉冲开关条件下提取200V肖特基p-GaN HEMT输出电容（COSS）的方法。通过栅源短路配置，在开关瞬态期间捕获CGD和CDS。为减少振荡，设计了低寄生电感的四层PCB，并分析了不同频率和偏置电压下的电容特性。
解读: GaN作为宽禁带半导体，在阳光电源的户用光伏逆变器及小型化充电桩产品中具有提升功率密度和转换效率的巨大潜力。本文提出的COSS精确提取方法，有助于优化高频开关下的损耗模型，对提升阳光电源下一代高频化、小型化逆变器及充电桩的驱动电路设计及EMI抑制具有重要参考价值。建议研发团队在后续高频功率模块设计中...
基于双端口栅极驱动器的SiC功率MOSFET短路检测准浮动栅概念
Quasi-Flying Gate Concept Used for Short-Circuit Detection on SiC Power MOSFETs Based on a Dual-Port Gate Driver
Mathis Picot-Digoix · Frédéric Richardeau · Jean-Marc Blaquière · Sebastien Vinnac 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年6月
本文提出了一种基于准浮动栅概念的双端口栅极驱动架构，旨在保护SiC功率MOSFET免受短路事件影响。该架构通过监测硬开关故障（HSF）导致的栅极漏电流和负载下故障（FUL）引起的栅极电荷注入，有效识别短路状态，提升了宽禁带半导体器件在极端工况下的可靠性。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线具有极高的应用价值。随着公司在光伏逆变器（如组串式、集中式）及储能系统（如PowerTitan、PowerStack）中大规模应用SiC器件以提升效率和功率密度，SiC的短路保护成为提升系统可靠性的关键。该准浮动栅驱动方案能够更精准地识别短路故障，减少误触发，延长功率模块...
基于分裂C-V法在偏置温度不稳定性条件下SiC MOSFET栅氧化层退化位置表征
Characterization of Gate-Oxide Degradation Location for SiC MOSFETs Based on the Split C–V Method Under Bias Temperature Instability Conditions
Yumeng Cai · Cong Chen · Zhibin Zhao · Peng Sun 等9人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年5月
栅氧化层退化是SiC MOSFET面临的主要可靠性挑战之一。本文提出了一种基于分裂C-V（CGS和CGD）的方法，用于在偏置温度不稳定性（BTI）条件下精准定位栅氧化层的退化位置，这对提升功率器件的长期可靠性具有重要意义。
解读: SiC MOSFET是阳光电源组串式光伏逆变器、PowerTitan储能系统及电动汽车充电桩的核心功率器件。随着产品向高功率密度和高效率演进，SiC器件的长期可靠性直接决定了系统的全生命周期运维成本。该研究提出的分裂C-V表征方法，能够帮助研发团队在器件选型及失效分析阶段，精准定位栅氧化层退化机理，...
一种改进JFET区描述的SiC功率MOSFET模型
A SiC Power MOSFET Model With an Improved Description of the JFET Region
Xiangzhen Li · Manhong Zhang · Yumeng Cai · Xiaoguang Wei 等7人 · IET Power Electronics · 2025年8月 · Vol.18
提出了一种针对JFET区中栅极电压VG控制的耗尽层的新物理模型。详细讨论了扩散电流的影响、采用漂移近似的结果，以及JFET区电场相关电子迁移率的新型双段模型性能。建立了偏置相关电流路径与JFET区未耗尽部分电阻分量之间的直接联系，并提出了精确的漏源电容Cds、栅源电容Cgs和栅漏电容Cgd的表达式，且进行了验证。
解读: 该SiC MOSFET精确建模技术对阳光电源功率器件应用具有重要价值。改进的JFET区物理模型和寄生电容精确表达式可直接应用于ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的SiC器件选型与电路仿真优化。通过准确描述栅压控制下的耗尽层特性和电场相关迁移率，可提升三电平拓扑中SiC器件的开关损耗预测精度，优化...
具有独立抑制过冲与振荡功能的有源栅极驱动器
Active Gate Driver With the Independent Suppression of Overshoot and Oscillation for SiC MOSFET Modules
Qiang Li · Yuan Yang · Yang Wen · Guoliang Zhang 等5人 · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2024年8月
碳化硅（SiC）金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET）具有开关速度快、击穿电压高和导热性能优异等特点，广泛应用于功率变换器中，以提高其转换效率、功率密度和可靠性。然而，高电压变化率（dv/dt）和高电流变化率（di/dt），再加上寄生电容和电感，使得电压和电流更易出现过冲和振荡，这可能导致电应力、电磁干扰（EMI）和额外的能量损耗。本文提出一种具有过冲和振荡独立抑制功能的有源栅极驱动器（IS - AGD），以改善碳化硅MOSFET模块的开关性能。建立了过冲和振荡的等效模型。基于...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项SiC MOSFET主动栅极驱动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，我们的产品正面临更高功率密度、更高效率和更严格EMI标准的市场需求，而SiC器件的应用是实现这些目标的关键路径。 该技术针对SiC MOSFET开关过程中的过冲和振荡问题...