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基于p-GaN栅极HEMT平台的高电流增强型InGaN/GaN p-FET
High-Current E-Mode InGaN/GaN p-FET on p-GaN Gate HEMT Platform
Jingjing Yu · Jin Wei · Junjie Yang · Teng Li 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年2月
增强型（E 模式）氮化镓（GaN）p 沟道场效应晶体管（p - FET）的低电流密度对其在互补逻辑（CL）电路中的应用构成了严峻挑战。在这项工作中，在具有 p - 铟镓氮（InGaN）/p - GaN/铝镓氮（AlGaN）/GaN 异质结构的 p - GaN 栅高电子迁移率晶体管（HEMT）平台上展示了一种高电流 E 模式 InGaN/GaN p - FET。所提出的异质结构在 InGaN/GaN 界面引入了净极化电荷，从而增强了二维空穴气（2DHG）。在施加负栅极偏压时，在表面金属 - 绝缘体...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项高电流增强型InGaN/GaN p-FET技术具有重要的战略价值。该技术通过在p-GaN栅极HEMT平台上引入p-InGaN/p-GaN/AlGaN/GaN异质结构，利用极化电荷效应形成增强型二维空穴气（2DHG）通道，成功将p-FET的最大电流密度提升至-20 mA/...
增强型GaN p型场效应晶体管中的极化增强电导
Polarization-enhanced conductivity in enhancement-mode GaN p-FET
Hengyuan Qi · Teng Li · Jingjing Yu · Jialin Duan 等5人 · Applied Physics Letters · 2025年9月 · Vol.127
本文报道了一种通过极化工程实现高电导率的增强型GaN p型场效应晶体管。利用AlN/GaN超晶格中的自发和压电极化效应，显著增强了空穴载流子浓度与迁移特性，从而在常关型器件中实现了优异的导通性能。实验结果表明，极化诱导的二维空穴气有效调制了p型沟道电导，提升了器件的电流开关比和阈值电压稳定性。该策略为高性能GaN基互补电路的发展提供了可行路径。
解读: 该GaN p-FET极化增强技术对阳光电源的功率变换产品具有重要价值。通过AlN/GaN超晶格结构提升的载流子特性，可显著改善SG系列光伏逆变器和ST系列储能变流器中GaN器件的导通性能，有助于降低开关损耗。特别是在1500V高压系统中，该技术可提升GaN器件的可靠性和效率。同时，增强型p-FET的...
采用刻蚀停止工艺制备的高性能增强型GaN p-FET
High-Performance Enhancement-Mode GaN p-FET Fabricated With an Etch-Stop Process
Hengyuan Qi · Teng Li · Jingjing Yu · Jiawei Cui 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年2月
增强型（E 型）氮化镓（GaN）p 沟道场效应晶体管（p - FET）的栅极凹槽工艺预计会产生高密度的晶体缺陷；因此，较大的 $\vert {V}_{\text {th}} \vert $ 往往伴随着较差的导通电流（Ion）。为应对这一挑战，在本工作中，开发了一种刻蚀停止工艺，即在 p - GaN 层中插入一层 1.5 纳米厚的 AlN 层，使基于干法刻蚀的栅极凹槽刻蚀在 AlN 层终止。然后使用湿法刻蚀去除凹槽区域的 AlN，从而在干法刻蚀过程中保护栅极沟道表面免受等离子体轰击。所制备的刻蚀停...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项氮化镓（GaN）增强型p-FET的刻蚀停止工艺技术具有重要的战略价值。该技术通过在p-GaN层中插入1.5nm的AlN层作为刻蚀停止层，有效解决了传统栅极凹槽工艺中等离子体轰击导致的晶体缺陷问题，实现了阈值电压与导通电流之间的性能平衡突破。 对于我司的核心业务而言，这...
基于单晶GaN衬底的p型场效应晶体管的首次实验实现
First Experimental Realization of a p-FET Based on Single Crystal GaN Substrate
Xu Liu · Shengrui Xu · Huake Su · Hongchang Tao 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年10月
在本研究中，我们首次报道了在单晶氮化镓（GaN）衬底上制备的 p 型沟道场效应晶体管（p-FET）。GaN 衬底上的 p-GaN/u-GaN/AlN/AlGaN 结构展现出优异的晶体质量和界面特性。由于穿线位错（TDs）的减少，氮空位显著降低，空穴补偿减少。基于 GaN 衬底的 p-FET 结构具有更高的面空穴密度。此外，陡峭的界面降低了界面粗糙度散射，保证了迁移率不会下降。基于 GaN 衬底的 p-FET 因更低的薄层电阻率而具有更高的性能。具体而言，与蓝宝石衬底上的 p-FET 相比，GaN...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于单晶GaN衬底的p型场效应晶体管技术具有重要的战略价值。该技术通过在GaN衬底上构建p-FET结构，使饱和电流提升7倍，这对我们的核心产品——光伏逆变器和储能变流器的功率器件性能提升具有突破性意义。 在应用价值层面，GaN功率器件的双向导通能力一直受限于p型沟道性...
基于Si p-隧道场效应晶体管和ITO n-场效应晶体管的低功耗三维CMOS反相器演示
Demonstration of Low-Power Three-Dimensional CMOS Inverters Based on Si p-Tunnel FET and ITO n-FET
Anyu Tong · Kaifeng Wang · Qianlan Hu · Zhiyu Wang 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年3月
本研究基于垂直堆叠的前道制程（FEOL）p 型硅隧穿场效应晶体管（TFET）与后道制程（BEOL）n 型铟锡氧化物（ITO）场效应晶体管的异质三维集成，展示了低功耗互补金属氧化物半导体（CMOS）反相器和 5 级环形振荡器（RO）。由于 p 型和 n 型场效应晶体管的关态电流均较低，我们的 ITO/TFET 异质三维集成 CMOS 反相器在 ${\text{V}}_{\text {dd}}=1$ V 时静态功耗低至 4.83 pW，在 ${\text{V}}_{\text {dd}}=2.5$ ...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于三维异质集成的超低功耗CMOS技术展现出值得关注的应用潜力。该技术通过垂直堆叠硅基p型隧穿晶体管与ITO n型晶体管，实现了4.83 pW的极低静态功耗和522 V/V的高电压增益，这些特性与我们在光伏逆变器和储能系统中对功率控制芯片的核心需求高度契合。 在光伏逆...
在并联功率FET桥臂中实现谐振换相极
Enabling Resonant Commutated Pole in Parallel Power FET Bridge Legs
Yanfeng Shen · Yunlei Jiang · Hui Zhao · Teng Long · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年12月
为满足更高电流等级和更低热阻需求，并联功率FET成为一种经济且必要的方案。然而，并联会增加硬开关应用中的开关损耗。本文提出了一种通用的软开关调制策略，旨在解决并联FET桥臂中的开关损耗问题，提升功率变换效率。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线具有重要指导意义。在组串式逆变器和PowerTitan/PowerStack储能变流器中，为了实现高功率密度，并联功率器件（如SiC MOSFET）是主流方案，但往往伴随着开关损耗和EMI挑战。本文提出的谐振换相极技术可有效降低并联器件的开关损耗，提升系统整体效率。建议研...
解析自适应LLC谐振变换器同步整流控制
Analytic–Adaptive LLC Resonant Converter Synchronous Rectifier Control
Peyman Amiri · Chris Botting · Marian Craciun · Wilson Eberle 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年5月
针对高输出电流LLC谐振变换器，同步整流（SR）是提升效率的关键。现有基于漏源电压检测的方法受FET封装寄生电感影响，难以发挥SR的全部潜力。本文提出了一种解析自适应SR控制策略，旨在解决工业应用中的局限性，优化变换器效率。
解读: 该技术对阳光电源的户用及工商业光伏逆变器、储能系统（如PowerStack/PowerTitan）中的DC-DC变换环节具有重要参考价值。LLC拓扑常用于高功率密度电源模块，通过优化同步整流控制，可显著降低导通损耗，提升系统整体转换效率。建议研发团队关注该解析自适应控制算法，以克服寄生参数带来的驱动...
用于高效电机控制的Si晶闸管与SiC FET混合模块固态接触器
Solid-State Contactor With Si Thyristor and SiC FET Hybrid Module for High-Efficiency Motor Control
Chunmeng Xu · Pietro Cairoli · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年10月
本文针对感应电机直接启动中高浪涌电流的挑战，提出了一种新型“ThyFET”混合拓扑固态接触器。该方案结合了Si晶闸管的通流能力与SiC FET的低损耗特性，有效解决了传统Si SCR方案在电机启动应用中的局限性，提升了系统效率与可靠性。
解读: 该技术通过Si与SiC的混合封装，在处理高浪涌电流的同时降低了导通损耗，对阳光电源的产品线具有参考价值。在风电变流器及大型储能系统（如PowerTitan）的预充电电路或软启动环节中，此类混合模块可替代传统继电器或纯SCR方案，提升系统启动效率并减小体积。建议研发团队关注该混合模块在应对高冲击电流场...
解决基于GaN-FET的单相并网差模逆变器中的实际设计问题
Resolving Practical Design Issues in a Single-Phase Grid-Connected GaN-FET-Based Differential-Mode Inverter
Abhijit Kulkarni · Ankit Gupta · Sudip K. Mazumder · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年5月
针对光伏微逆变器需升压的需求，本文研究了基于高频变压器隔离的差模Ćuk逆变器（DMCI）。该拓扑具备天然的电压提升能力和高功率密度。文章重点探讨了在采用GaN-FET功率器件实现该拓扑时所面临的实际设计挑战与解决方案。
解读: 该研究聚焦于高功率密度微逆变器拓扑及GaN器件应用，与阳光电源户用光伏逆变器产品线高度相关。随着户用市场对小型化、高效率要求的提升，引入GaN等宽禁带半导体技术是提升功率密度的关键路径。差模Ćuk拓扑的电压提升特性可优化低压光伏组件的接入方案。建议研发团队关注该拓扑在高频化设计中的EMI抑制及驱动保...
基于eGaN FET的高频大功率无线电能传输谐振逆变器
High-Frequency, High-Power Resonant Inverter With eGaN FET for Wireless Power Transfer
Jungwon Choi · Daisuke Tsukiyama · Yoshinori Tsuruda · Juan Manuel Rivas Davila · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年3月
本文介绍了一种用于无线电能传输（WPT）的高功率谐振逆变器，该逆变器采用增强型氮化镓（eGaN）器件，工作频率为13.56 MHz。驱动发射线圈的逆变器基于Φ2类拓扑，具有单开关结构、低开关电压应力和快速瞬态响应的特点。
解读: 该研究聚焦于高频氮化镓（GaN）器件在无线电能传输中的应用，体现了宽禁带半导体在高频化、小型化设计中的优势。对于阳光电源而言，虽然目前核心业务集中在光伏逆变器和储能PCS，但随着电动汽车充电桩业务的拓展，无线充电技术是未来潜在的技术储备方向。此外，GaN器件在高频开关下的优异表现，可为公司下一代高功...
通过共源共栅配置改善超结MOSFET的第三象限运行
Improving the Third Quadrant Operation of Superjunction MOSFETs by Using the Cascode Configuration
Juan Rodriguez · Diego G. Lamar · Jaume Roig · Alberto Rodriguez 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年3月
本文通过解析模型和实验数据，深入研究了高压超结MOSFET（SJ-FET）在与低压硅MOSFET组成的共源共栅配置（CC）下的第三象限行为。通过评估反向恢复时间（tRR）和反向恢复峰值电流等指标，对比了SJ-CC与独立SJ-FET的第三象限动态特性。
解读: 该研究对于提升阳光电源组串式逆变器及储能变流器（PCS）的效率具有重要参考价值。在光伏逆变器和PowerTitan等储能系统中，功率模块的开关损耗和反向恢复特性直接影响整机效率与温升。通过采用共源共栅（Cascode）配置优化超结MOSFET的第三象限特性，可以有效降低死区时间损耗，提升高频化设计下...
一种基于SiC MOSFET集成电流检测FET的死区时间控制栅极驱动器
A Dead-Time-Controlled Gate Driver Using Current-Sense FET Integrated in SiC MOSFET
Akimasa Niwa · Takanori Imazawa · Ryota Kojima · Masahiro Yamamoto 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年4月
相比硅基IGBT，SiC MOSFET能显著降低开关损耗与导通损耗。然而，其体二极管较高的正向压降导致死区时间内损耗增加，削弱了整体效率优势。本文提出一种集成电流检测FET的栅极驱动器，通过精确控制死区时间，有效降低SiC MOSFET的体二极管导通损耗，提升系统效率。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线（如组串式光伏逆变器及PowerTitan储能系统）具有极高价值。随着公司产品向高功率密度、高效率演进，SiC器件已成为主流选择。该研究提出的死区时间优化方案，能直接解决SiC MOSFET体二极管损耗问题，进一步提升逆变器在高温及高频工况下的效率。建议研发团队关注该集成...
一种基于P-Sub/P-Epi技术的600V高压栅极驱动IC集成自举二极管仿真器
An Integrated Bootstrap Diode Emulator for 600-V High Voltage Gate Drive IC With P-Sub/P-Epi Technology
Jing Zhu · Weifeng Sun · Yunwu Zhang · Shengli Lu 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2016年1月
本文首次提出了一种基于P-Sub/P-Epi BCD工艺的集成自举二极管仿真器，包含高压FET、栅极控制及背栅控制电路。通过优化控制策略，在不增加额外复杂性的前提下，自举电容的充电时间缩短了约27%，有效提升了高压栅极驱动电路的性能。
解读: 该技术直接优化了高压栅极驱动电路的核心组件，对阳光电源的组串式光伏逆变器及PowerTitan/PowerStack储能变流器（PCS）具有重要价值。在逆变器和PCS的功率级设计中，自举电路的充电效率直接影响开关管的驱动可靠性与开关频率上限。采用该集成仿真器技术，可有效缩短驱动电路的响应时间，降低驱...
一种用于GaN基有源钳位反激变换器实现快速零电压开关的动态谐振周期控制技术
A Dynamic Resonant Period Control Technique for Fast and Zero Voltage Switching in GaN-Based Active Clamp Flyback Converters
Chun-Chieh Kuo · Jia-Jyun Lee · Yu-Hsien He · Jiang-Yue Wu 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年3月
本文提出了一种动态谐振周期控制（DRPC）技术，旨在提升GaN基有源钳位反激变换器的性能。通过实现主GaN FET的完全零电压开关（ZVS），该技术有效降低了开关损耗，并减少了变压器漏感带来的能量损耗，显著提升了变换器的效率与功率密度。
解读: 该技术对阳光电源的户用光伏逆变器及充电桩产品线具有重要参考价值。随着功率密度要求的不断提高，GaN器件在小功率DC-DC变换环节的应用日益广泛。DRPC技术通过优化ZVS控制，能进一步提升变换效率，减小散热需求，从而优化户用逆变器及充电桩的体积与成本。建议研发团队在下一代高频化、小型化户用储能及充电...
单片集成氢终端金刚石场效应晶体管逻辑电路
Monolithically Integrated Hydrogen-Terminated Diamond FET Logic Circuits
Yuesong Liang · Wei Wang · Genqiang Chen · Fei Wang 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年4月
逻辑电路是实现集成电路的基础。本文利用氢化金刚石制备了负载分别为电阻、增强型场效应晶体管（FET）和耗尽型FET的单片E/R、直耦E/E及E/D反相器逻辑电路，并测试其性能。结果表明，E/D逻辑电路在电压摆幅、增益、噪声容限和功耗方面显著优于E/R和E/E电路，在−10 V供电下实现−9.44 V的逻辑摆幅、15.5 V/V的电压增益、0.82/7.07 V的低/高噪声容限，静态功耗低于10⁻³ W，并可在高达200°C下正常工作，展现出金刚石智能功率集成电路的巨大潜力。
解读: 该氢终端金刚石FET逻辑电路技术对阳光电源功率器件及高温应用场景具有重要价值。金刚石器件200°C高温工作能力可应用于：1）ST储能系统功率模块，减少散热需求，提升功率密度；2）SG光伏逆变器高温环境适应性，降低冷却系统成本；3）车载OBC充电机，满足发动机舱高温工况。其E/D逻辑电路的高电压摆幅（...
超堆叠叉片场效应晶体管在埃节点下的功耗、性能与面积分析
Power, Performance, and Area Analysis of Ultra-Stacked Forksheet-FET for Angstrom Nodes
作者未知 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年7月
本研究首次探究了适用于埃米级节点的具有五个沟道的超堆叠叉片式场效应晶体管（FSFET）在标准单元和芯片层面的功耗、性能和面积（PPA）优势。在相同驱动电流条件下，五堆叠FSFET的沟道宽度比传统的四堆叠FSFET更小，从而实现了进一步的尺寸缩小。在传统的纳米片场效应晶体管（NSFET）中，大量的沟道会增加寄生电阻和电容，进而降低器件性能。然而，FSFET的侧壁、环绕式接触、金属源/漏以及沟道较小的垂直间距可以缓解寄生参数的增加。因此，五堆叠FSFET可以在不降低频率的情况下实现较小的占位面积。我...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项超堆叠叉片场效应晶体管（FSFET）技术代表了半导体工艺在埃米级节点的重要突破，对我们的核心产品具有战略意义。 在光伏逆变器和储能变流器领域，功率半导体芯片是决定系统效率、功率密度和可靠性的关键要素。该技术通过五层通道堆叠实现了10.5%-10.7%的芯片面积缩减和7...
增强型GaN p-FET及互补逻辑电路的偏振增强设计与开发
Design and Development of Polarization-Enhanced E-Mode GaN p-FET and Complementary Logic (CL) Circuits
Teng Li · Jingjing Yu · Sihang Liu · Yunhong Lao 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年4月
p型氮化镓（GaN）层中镁（Mg）受主的低电离率是导致增强型（E-mode）GaN p沟道场效应晶体管（p-FET）电流密度较低的关键因素。在本研究中，采用极化增强技术来提高p-GaN沟道的电离率。为实现GaN互补逻辑（CL）电路，制备了高性能的凹槽栅E-mode GaN p-FET。在制备过程中，发现沟道厚度（$t_x$）是影响器件性能指标的关键参数。随着$t_x$减小（即凹槽深度增大），可获得更负的阈值电压（$V_{th}$）；然而，代价是导通电阻（$R_{on}$）增大。沟道厚度$t_x$...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项氮化镓（GaN）互补逻辑电路技术具有显著的战略价值。该研究通过极化增强技术突破了p型GaN器件的电流密度瓶颈，实现了17.7 mA/mm的高电流密度和6.9×10^7的开关比，为GaN功率集成电路（PIC）的商业化应用奠定了重要基础。 对于阳光电源的核心产品线，该技术...
基于刻蚀目标层与高选择性刻蚀技术的高产率增强型GaN p-FET
High-Yield Enhancement-Mode GaN p-FET With Etching-Target Layer and High-Selectivity Etching Techniques
Xuanming Zhang · Yuanlei Zhang · Jiachen Duan · Zhiwei Sun 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2024年11月
本文报道了采用p-Al0.05Ga0.95N刻蚀目标层（ETL）的增强型GaN p沟道异质结场效应晶体管（p-FET）。通过优化高选择性刻蚀工艺，实现p-GaN刻蚀速率约1 nm/min，并获得p-GaN与p-Al0.05Ga0.95N之间4:1的选择比。刻蚀工艺窗口扩展至10分钟，显著提高器件制备良率。器件阈值电压为−1.15 V，最大电流密度达6.16 mA/mm，且多器件间阈值电压与导通电流高度一致，展现出优异的重复性与一致性，为互补电路集成提供了重要基础。
解读: 该高产率增强型GaN p-FET技术对阳光电源功率器件应用具有重要价值。p沟道GaN器件可与现有n沟道器件构成互补拓扑，为ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器提供更高集成度的功率模块方案。高选择性刻蚀工艺实现的10分钟工艺窗口和优异一致性，可显著提升GaN器件制造良率，降低成本。阈值电压−1.15...
理解翻转场效应晶体管
Flip FET, FFET）中的静电耦合及其应对策略
Jiacheng Sun · Haoran Lu · Yu Liu · Wanyue Peng 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年1月
翻转场效应晶体管（FFET）是一种新型自对准双面堆叠晶体管结构，但其垂直堆叠特性导致前后器件间存在静电耦合。本文通过TCAD仿真从器件和电路层面系统研究了该耦合效应。结果显示，阈值电压偏移可达135 mV，亚阈值摆幅退化达235 mV/dec，反相器延迟变化高达4.41%，严重影响电路性能。为此，提出一种中间介质隔离（MDI）技术，可有效屏蔽跨侧电场，显著抑制耦合效应。结合Pi栅、Ω栅和全环绕栅等栅结构优化，阈值电压偏移可低至0.12 mV，为FFET的实用化奠定基础。
解读: 该FFET静电耦合抑制技术对阳光电源功率器件设计具有重要借鉴价值。文中提出的中间介质隔离（MDI）技术与多物理场耦合抑制策略，可直接应用于SiC/GaN功率模块的三维集成封装设计，有效解决ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器中功率器件垂直堆叠时的寄生耦合问题。通过优化栅极结构和介质隔离层设计，可将...
可重构全功率和部分功率处理GaN FET T型DAB DC-DC变换器
Reconfigurable Full and Partial Power Processing GaN-FET-based T-type DAB DC-DC Converter
Ronald Carmona · Christian A. Rojas · Alejandro Stowhas-Villa · Alan H. Wilson-Veas 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年7月
多电平双有源桥(ML-DAB)变换器相比传统DAB具有增强性能和功率密度。提出基于GaN FET的T型DAB(T-type DAB)变换器接口,设计实现全功率转换(FPC)和部分功率转换(PPC)模式间转换。该变换器在高频变压器(HFT)原边和副边产生五电平,降低电压转换率(dv/dt)并增加高功率效率范围。该变换器主要贡献在于集成ML-DAB架构和PPC重构运行能力,仅处理总功率一部分并增强热性能。通过原边和副边单相移(SPS)实现输出电压调节,简化控制并增强整体性能。通过缩小样机仿真和实验测...
解读: 该可重构GaN T型DAB变换器技术对阳光电源多电平变换器和部分功率处理应用有创新价值。FPC/PPC模式切换可应用于ST储能系统的宽功率范围运行,提高轻载效率和热性能。GaN FET五电平拓扑对阳光电源高频高功率密度变换器设计有借鉴意义。该技术对PowerTitan储能系统的模块化设计和功率分级管...
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