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利用转移的LPCVD生长h-BN缓解AlGaN/GaN HEMT中的自加热效应
Mitigation of self-heating in AlGaN/GaN HEMTs using transferred LPCVD-grown h-BN
Cheng Chang · Kad Dokwan Kook · Chenyang Lin · Xiang Zhang 等5人 · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.127
本文报道了一种通过转移低压化学气相沉积（LPCVD）生长的六方氮化硼（h-BN）来有效缓解AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMTs）中自加热效应的方法。将高质量h-BN薄膜集成于器件沟道附近，显著提升了横向热导率，改善了热量耗散。实验结果显示，器件的结温明显降低，连续工作下的温度上升减少了约40%，同时保持了良好的电学性能。该策略为提升第三代半导体器件的热管理能力提供了可行路径。
解读: 该研究提出的h-BN散热方案对阳光电源的GaN功率器件应用具有重要参考价值。通过LPCVD生长h-BN提升横向热导率的方法,可显著改善SG系列高频光伏逆变器和ST系列储能变流器中GaN器件的散热性能,有助于提高功率密度。结温降低40%的效果对车载OBC等对功率密度要求高的产品尤为重要。这一散热创新为...
高压射频应力下GaN HEMT中阻抗依赖性退化：电热与陷阱机制
Impedance-dependent degradation in GaN HEMTs under high-voltage RF stress: Electro-thermal and trap mechanisms
Linling Xu · Hui Guo · Nanjing Electronic Devices Institute · Jiaofen Yang 等5人 · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.127
研究了在高压射频应力下，不同负载阻抗条件下GaN高电子迁移率晶体管的退化行为。实验发现器件退化程度显著依赖于负载阻抗，低阻抗时退化更严重。结合电学与热学分析，表明高阻抗下自热效应更强，但低阻抗时更大的漏极电流导致焦耳热集中和电场加速，加剧了缺陷生成与载流子俘获。通过瞬态电流与脉冲I-V测试，识别出浅能级陷阱的激活是退化主因，并揭示了电热耦合与陷阱响应的协同作用机制。
解读: 该GaN HEMT阻抗依赖性退化机制研究对阳光电源功率器件应用具有重要价值。研究揭示的低阻抗下电流集中导致焦耳热与电场协同加速陷阱生成机制，可直接指导ST储能变流器和SG光伏逆变器中GaN器件的阻抗匹配设计。通过优化负载阻抗避开高退化区域，可提升PowerTitan储能系统和充电桩中GaN功率模块的...
基于体接地耦合效应的GaN基MIS-HEMT绝缘层击穿分析
Analysis of Insulator Breakdown Induced by Body-Grounded-Coupling Effect in GaN-Based MIS-HEMT
Cheng-Hsien Lin · Chien-Hung Yeh · Po-Hsun Chen · Ting-Chang Chang 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年1月
本研究聚焦于D模式氮化镓基金属-绝缘体-半导体高电子迁移率晶体管（MIS - HEMT）实际运行过程中出现的异常击穿问题。测量统计结果显示，体浮空器件的击穿电压（<inline - formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"> <tex - math notation="LaTeX">${V}_{\text {BD}}\text {)}$ </t...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于GaN基MIS-HEMT器件绝缘层击穿机理的研究具有重要的工程应用价值。GaN功率器件凭借其高频、高效、高功率密度特性，正成为我们新一代光伏逆变器和储能变流器的核心技术方向，直接影响系统的功率密度提升和成本优化。 该研究揭示的体接地耦合效应对我们的产品设计具有关键...
同时改善具有氧化合金状氮化铪界面层的Ge n/p-FinFET及反相器的电学特性
Simultaneously Improved Electrical Characteristics of Ge n/p-FinFETs and Inverter With Oxidized Alloy-Like Hafnium Nitride Interfacial Layer
Dun-Bao Ruan · Kuei-Shu Chang-Liao · Cheng-Han Li · Zefu Zhao 等5人 · IEEE Electron Device Letters · 2024年12月
为了同时改善锗（Ge） n 沟道和 p 沟道场效应晶体管（FET）的电学特性，本文提出了一种在锗鳍式场效应晶体管（nFinFET）、p 型鳍式场效应晶体管（pFinFET）和互补金属氧化物半导体（CMOS）反相器上采用氧化程度约为 10%的类合金界面层（IL）的界面层工程。得益于通过合适的氧化工艺在类合金和富氧界面层之间实现的权衡平衡，锗 nFinFET 和 pFinFET 均表现出更低的等效氧化层厚度（EOT）值、更低的泄漏电流、更少的边界陷阱、更低的界面态密度（DIT）值、更低的亚阈值摆幅（...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于锗（Ge）FinFET的界面层工程技术对我们的核心产品具有重要的潜在价值。该技术通过氧化类合金铪氮化物界面层同时改善n型和p型器件特性，实现了更低的等效氧化层厚度（EOT）、更低的漏电流和更高的开关电流比，这些特性直接对应着我们光伏逆变器和储能变流器中功率半导体器件...
基于STDR/SSTDR阻抗特征的IGBT故障诊断研究
Research on IGBT Fault Diagnosis Based on STDR/SSTDR Impedance Signatures
Weiyu Yuan · Shu Cheng · Chang Liu · Chaoqun Xiang 等5人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年9月
绝缘栅双极型晶体管（IGBT）的可靠故障检测对提升电力电子系统可靠性与性能至关重要。本文提出一种改进的序列/扩频时域反射法（STDR/SSTDR），通过交叉相关分析与多元线性回归提取反映器件状态的阻抗特征，并实现空间位置与阻抗响应的同步识别。引入信号频率与直流偏置的双调节机制，利用高频扩频信号增强主反射峰可辨性以精确定位，结合低频正偏激励抑制寄生效应，有效获取导通状态下IGBT芯片的阻抗特征。实验结果表明，该方法在多种IGBT开路故障检测中具有高精度与强鲁棒性，尤其在信号严重重叠与结构复杂条件下...
解读: 该STDR/SSTDR阻抗特征诊断技术对阳光电源功率器件可靠性提升具有重要价值。可直接应用于ST系列储能变流器、SG系列光伏逆变器及车载OBC的IGBT模块在线监测，通过双调节机制（高频定位+低频偏置）实现导通状态下芯片级故障精准识别，突破传统方法在复杂拓扑中的局限。该技术可集成至iSolarClo...
理解平面SiC功率MOSFET在雪崩击穿后第三象限工作期间反向导通电压正向偏移的机制
Toward Understanding the Positive Shift of Reverse Turn-on Voltage in the Third Quadrant Operation in Planar SiC Power MOSFETs After Avalanche Breakdown
Wei-Cheng Lin · Yu-Sheng Hsiao · Chen Sung · Chu Thị Bích Ngọc 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年2月
本研究探讨了平面SiC功率MOSFET在超过雪崩击穿条件的高漏极偏压下第三象限特性的稳定性。通过实验测量与TCAD仿真，分析了第三象限运行中反向导通电压（Vrev,on）正向漂移的机理。当漏极偏压从1500 V增至1620 V时，观察到阈值电压（VTH）明显负向漂移，同时Vrev,on出现正向漂移。TCAD仿真表明，该现象源于p阱区高电场引发的碰撞电离效应。进一步引入位于SiO2/SiC界面附近栅氧化层中的正固定电荷作为空穴陷阱后，仿真结果与实验一致。结果表明，雪崩击穿以上高漏压导致的空穴俘获会...
解读: 该研究揭示的SiC MOSFET雪崩击穿后第三象限特性退化机理，对阳光电源功率器件应用具有重要价值。在ST储能变流器和SG光伏逆变器中，SiC MOSFET常工作在硬开关和体二极管续流模式，第三象限反向导通特性直接影响系统效率和可靠性。研究指出的栅氧界面空穴俘获导致Vrev,on正漂移现象，为优化器...
评估在可变光伏输入下质子交换膜水电解中镀金钛双极板的性能
Assessing the performance of gold-coated titanium bipolar plates in proton exchange membrane water electrolysis under variable photovoltaic inputs
Hongxu Cheng · Hong Luo · Xuefei Wang · Da Bi 等6人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.381
摘要 鉴于绿色氢经济预期将快速增长，揭示质子交换膜水电解（PEMWE）在波动性可再生能源负载下的退化特征至关重要。然而，许多旨在探究不同负载条件下催化剂和膜材料特性的研究，忽视了在实际场景中波动负载下双极板材料的研究。本研究考察了TA1钛基底上镀金涂层在PEMWE模拟阳极环境中的电化学行为及失效机制，特别是在波动负载条件下的表现。我们基于中国西北典型新能源富集地区光伏电站实测的分钟级数据，模拟了加速电压波动工况。讨论了不同波动频率对镀金TA1钛材电化学腐蚀行为和导电性的影响。结果表明，镀金TA1...
解读: 该研究揭示光伏波动对制氢系统双极板的退化机制,对阳光电源光储氢一体化方案具有重要价值。针对西北地区分钟级光伏波动特性,建议在ST系列储能变流器与SG逆变器间增设功率平滑算法,通过PowerTitan储能系统缓冲高频波动,将电解槽输入波动频率控制在安全阈值内。可结合iSolarCloud平台实时监测电...