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无电流崩塌且具有快速反向恢复性能的垂直结构GaN-on-GaN肖特基势垒二极管
Current-Collapse-Free and Fast Reverse Recovery Performance in Vertical GaN-on-GaN Schottky Barrier Diode
Shaowen Han · Shu Yang · Rui Li · Xinke Wu 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年6月
随着自支撑GaN衬底的出现，垂直结构GaN-on-GaN功率器件得到快速发展。本文通过双脉冲测试，评估了新型垂直结构GaN-on-GaN肖特基势垒二极管（SBD）的动态导通电阻（RON）和反向恢复性能。研究表明，该器件具有极快的反向恢复特性，且RON·Qrr品质因数较低，展现了在高效功率转换应用中的巨大潜力。
解读: 该技术对阳光电源的下一代高功率密度产品具有重要意义。垂直结构GaN器件相比横向GaN，在耐压能力和散热性能上更具优势，非常契合阳光电源在户用光伏逆变器及小型化储能PCS（如PowerStack系列）中对高频化、高效率的需求。建议研发团队关注该器件在提升开关频率、减小磁性元件体积方面的应用潜力，特别是...
基于p-GaN栅极的常关型GaN晶体管在桥臂电路中的开关瞬态分析
Switching Transient Analysis for Normally-off GaN Transistor With p-GaN Gate in a Phase-Leg Circuit
Ruiliang Xie · Xu Yang · Guangzhao Xu · Jin Wei 等11人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年4月
本文研究了商用常关型p-GaN栅极高电子迁移率晶体管（HEMT）的开关特性。分析了栅极区域肖特基结与p-GaN/AlGaN/GaN异质结的电学特性，探讨了p-GaN层在桥臂电路开关瞬态过程中的电位变化及其对器件动态性能的影响，为高频功率变换器的设计提供了理论支撑。
解读: 随着电力电子技术向高频化、高功率密度发展，GaN器件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巨大的应用潜力。本文对p-GaN栅极GaN器件开关瞬态的深入分析，有助于研发团队优化驱动电路设计，抑制开关过程中的电压振荡与EMI问题，从而提升逆变器效率。建议在下一代高频化户用逆变器及便携式储能产...
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/...
P-Gate GaN HEMT的栅极开关寿命：电路特性与广义模型
Gate Switching Lifetime of P-Gate GaN HEMT: Circuit Characterization and Generalized Model
Bixuan Wang · Qihao Song · Yuhao Zhang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年12月
本文针对P-GaN栅极高电子迁移率晶体管（HEMT）在转换器运行中的栅极过压裕度小、可靠性受限的问题，研究了其在实际应用条件下的栅极可靠性。文章通过电路表征建立了广义寿命模型，旨在解决现有直流偏置和脉冲I-V测试无法完全反映实际应用场景的局限性。
解读: 随着阳光电源在户用光伏逆变器及高频充电桩领域对功率密度要求的不断提升，GaN器件的应用潜力巨大。本文提出的P-GaN栅极可靠性模型及开关寿命评估方法，对于公司研发部门在设计高频、高效功率模块时具有重要参考价值。建议在下一代小型化、高效率的户用逆变器及车载充电系统（OBC）的选型与驱动电路设计中，引入...
具有高梯度阶梯式碳掺杂缓冲层的GaN-on-GaN HEMT实现15.1 W/mm功率密度
15.1 W/mm Power Density GaN-on-GaN HEMT With High-Gradient Stepped-C Doped Buffer
作者未知 · IEEE Electron Device Letters · 2024年12月
在本研究中，我们首次提出了一种用于氮化镓（GaN）基氮化镓结构的高梯度（HG）阶梯式碳（阶梯式 - C）掺杂缓冲层设计，以提升器件的射频性能。该设计不仅避免了铁拖尾效应对二维电子气（2DEG）的影响，还能有效减轻再生长界面处硅杂质导致的界面传导损耗。最重要的是，HG 阶梯式 - C 缓冲层设计显著缓解了与高浓度碳相关的俘获效应。采用 HG 阶梯式 - C 缓冲层的 GaN 基氮化镓高电子迁移率晶体管（HEMT）实现了 249 V 的击穿电压，319 mS/mm 的峰值跨导（ ${g}_{\tex...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项GaN-on-GaN HEMT技术展现出显著的战略价值。该技术通过创新的高梯度阶梯式碳掺杂缓冲层设计，实现了15.1 W/mm的业界领先功率密度和57.2%的功率附加效率，这些性能指标直接契合我们在光伏逆变器和储能变流器领域对高功率密度、高效率功率器件的核心需求。 对...
通过漏极侧薄p-GaN结构设计抑制蓝宝石基1200 V增强型GaN HEMT的动态电阻退化
Suppression of Dynamic Resistance Degradation in 1200-V GaN-on-Sapphire E-Mode GaN HEMTs by Drain-Side Thin p-GaN Design
Wenfeng Wang · Feng Zhou · Junfan Qian · Can Zou 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年2月
动态电阻退化受陷阱效应影响显著，是横向AlGaN/GaN功率器件在高压高频应用中的关键挑战。本文提出一种具有漏极侧薄p-GaN（DST）结构的增强型p-GaN栅HEMT。DST结构通过从漏极侧p-GaN注入空穴抑制动态电阻退化，同时减薄p-GaN层可显著改善导通态电流特性。该减薄工艺与源/漏欧姆接触刻蚀同步进行，兼容现有工艺平台。电路级测试表明，蓝宝石基DST-HEMT在1200 V关断偏压下动态电阻退化极小，性能媲美垂直GaN-on-GaN器件，并展现出优良的动态开关能力，凸显其在高压大功率应...
解读: 该漏极侧薄p-GaN技术对阳光电源功率器件应用具有重要价值。DST-HEMT在1200V高压下实现极低动态电阻退化，可直接应用于ST系列储能变流器和SG系列1500V光伏逆变器的功率模块设计，提升高频开关性能。相比传统GaN器件，该技术通过空穴注入抑制陷阱效应，改善导通损耗，可优化三电平拓扑效率。蓝...
考虑镁外扩散对p-GaN/AlGaN/GaN HEMT阈值电压影响的建模
Modeling the Impact of Mg Out-Diffusion on Threshold Voltage of p-GaN/AlGaN/GaN HEMT
Nadim Ahmed · Gourab Dutta · IEEE Transactions on Electron Devices · 2024年11月
本文提出了一种针对p-GaN/AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）阈值电压（V_T）的新型解析模型，考虑了镁（Mg）掺杂剂从顶部p-GaN层向外扩散至AlGaN势垒层和GaN沟道层的影响。该模型引入了真实的Mg外扩散分布，以精确估算此类常关型器件的V_T。通过实验数据与精细校准的TCAD仿真，对模型在多种器件参数及Mg扩散分布下的准确性进行了验证。模型还可评估AlGaN层与非故意掺杂（UID）-GaN层中Mg掺杂各自的贡献，并可用于预测p-GaN层生长时长与温度对阈值电压的影响。
解读: 该p-GaN HEMT阈值电压建模技术对阳光电源GaN功率器件应用具有重要价值。通过精确预测Mg外扩散对阈值电压的影响，可优化ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器中GaN器件的可靠性设计。该模型能够指导器件筛选标准制定，预测高温工况下阈值漂移风险，对PowerTitan大型储能系统的长期稳定运行至...
高温反向偏压应力下p-GaN栅AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管的退化机理
Degradation Mechanisms of p-GaN Gate AlGaN/GaN High-Electron-Mobility Transistors Under High-Temperature Reverse Bias Stress
Chengbing Pan · Wenbo Wang · Ruomeng Zhang · Xinyuan Zheng 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年7月
p型氮化镓（p - GaN）栅极氮化铝镓/氮化镓（AlGaN/GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）在包括电动汽车、雷达等在内的许多应用领域具有广阔前景。然而，p - GaN栅极AlGaN/GaN HEMTs的阈值电压（ ${V}_{\text {TH}}$ ）不稳定性和动态导通电阻（ ${R}_{\text {DSON}}$ ）退化问题仍然令人担忧。在此，对p - GaN栅极AlGaN/GaN HEMTs的阈值电压和动态 ${R}_{\text {DSON}}$ 的退化行为进行了系统研究。在高...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，该论文揭示的p-GaN栅极AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）退化机制研究具有重要的战略价值。作为新一代宽禁带半导体器件，GaN功率器件凭借其高开关频率、低导通损耗和高温工作能力，正成为光伏逆变器和储能变流器实现高功率密度、高效率的关键技术路径。 该研究系统阐...
p-GaN HEMT在低温下的非钳位感性开关行为
Unclamped-Inductive-Switching Behaviors of p-GaN HEMTs at Cryogenic Temperature
Chi Zhang · Sheng Li · Weihao Lu · Siyang Liu 等9人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年10月
本文首次揭示了p-GaN HEMT在低温环境下的非钳位感性开关（UIS）行为。与SiC器件在UIS过程中表现出的温度依赖性雪崩失效不同，p-GaN HEMT在低温下的耐受行为及最终临界击穿电压呈现出独特的特性，为宽禁带半导体在极端环境下的功率应用提供了重要参考。
解读: 随着阳光电源在光伏逆变器及储能系统（如PowerTitan系列）中对高功率密度和高效率的追求，GaN器件作为下一代宽禁带半导体，在提升系统开关频率和减小体积方面具有巨大潜力。该研究揭示了p-GaN器件在极端低温下的可靠性机理，对于阳光电源在极寒地区户外光伏电站及储能系统的功率模块选型、驱动电路设计及...
一种考虑动态CG(VDS, VGS)的P-GaN栅极HEMT开关瞬态分析模型
An Efficient Switching Transient Analytical Model for P-GaN Gate HEMTs With Dynamic CG(VDS, VGS)
Jiahong Du · Caien Sun · Qiuyi Tang · Bomin Jiang 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年1月
准确的栅极电容模型对于氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）的开关瞬态分析至关重要。本文通过分析p-GaN/AlGaN/GaN栅极结构的充电过程，提出了一种考虑VDS和VGS双重依赖性的动态栅极电容CG(VDS, VGS)模型，并通过实测结果验证了该模型的有效性。
解读: 随着阳光电源在户用光伏逆变器及小型化储能产品中对高功率密度和高效率的需求日益增长，GaN器件的应用前景广阔。该研究提出的动态栅极电容模型能够更精确地预测GaN器件的开关损耗和瞬态特性，有助于优化驱动电路设计，减少电磁干扰（EMI）。建议研发团队在开发下一代高频、高效率组串式逆变器及微型逆变器时，引入...
具有分段延伸p型GaN栅极结构的常关型AlGaN/GaN HEMT的电学与光学表征
Electrical and Optical Characterization of a Normally-Off AlGaN/GaN HEMT With a Segmented-Extended p-GaN Gate Structure
Xinyue Dai · Qimeng Jiang · Baikui Li · Haiyang Li 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年8月
本文提出了一种分段扩展 p - GaN（SEP）栅极结构，并将其应用于 p - GaN/AlGaN/GaN 高电子迁移率晶体管（HEMT）中。与传统的 p - GaN HEMT 相比，SEP - HEMT 具有以下特点：1）关态泄漏电流降低，击穿电压提高，这归因于扩展 p - GaN（EP）区域实现了电场分布的优化；2）分段架构抑制了寄生效应，从而改善了动态特性。通过脉冲 I - V 测量研究了器件的动态行为，结果表明，在评估的结构中，SEP - HEMT 的动态退化最小。电致发光（EL）表征显...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项分段延伸p-GaN栅极结构的GaN HEMT技术具有重要的战略价值。作为光伏逆变器和储能变流器的核心功率器件，常关型（Normally-Off）GaN器件是实现高效率、高功率密度系统的关键突破点。 该技术的核心价值体现在三个维度：首先，降低的关态漏电流和提升的击穿电压...
硅烷掺杂GaN的选择性区域再生长实现创纪录载流子浓度，用于AlGaN/GaN HEMT超低电阻欧姆接触
Selective area regrowth of silane-doped GaN achieving record carrier density for ultra-low resistive Ohmic contacts for AlGaN/GaN HEMT
Swarnav Mukhopadhyay · Surjava Sanyal · Ruixin Bai · Brahmani Challa · Applied Physics Letters · 2025年10月 · Vol.127
本研究报道了通过选择性区域再生长技术在AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管中实现超低电阻欧姆接触的突破性进展。采用硅烷作为n型掺杂源，再生长GaN层获得了创纪录的高自由载流子浓度，显著降低了接触电阻。该方法优化了掺杂分布与界面特性，有效提升了器件的电学性能，为高频、高功率电子器件提供了关键工艺支持。
解读: 该硅烷掺杂GaN选区再生长技术对阳光电源功率器件应用具有重要价值。超低电阻欧姆接触可显著降低GaN HEMT的导通损耗和热阻，直接提升器件效率和功率密度。可应用于ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的GaN功率模块设计，在高频开关场景下降低开关损耗5-10%，提升系统效率至99%以上。对电动汽车O...
60Co γ辐照引起的p-GaN栅极AlGaN/GaN HEMT漏电机制
Gate leakage mechanisms caused by 60Co gamma irradiation on p-GaN gate AlGaN/GaN HEMTs
Danmei Lin · Xuefeng Zheng · Shaozhong Yue · Xiaohu Wang · Applied Physics Letters · 2025年9月 · Vol.127
研究了60Co γ射线辐照对p-GaN栅极AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMTs）栅极漏电特性的影响。实验结果表明，辐照后栅极漏电流显著增加，主要归因于γ光子诱导的位移损伤在p-GaN/AlGaN界面附近形成受主型缺陷，导致隧穿势垒降低和漏电路径增强。通过电容-电压与电流-电压特性分析，确认辐照诱发的缺陷能级位于禁带中下部，促进了Frenkel对的生成与载流子热发射过程。该工作揭示了p-GaN基HEMT在辐射环境下的可靠性退化机制。
解读: 该研究对阳光电源GaN器件应用的可靠性设计具有重要参考价值。研究揭示的γ辐照导致p-GaN栅极漏电增加的机理,可指导我们在SG系列光伏逆变器和ST系列储能变流器中GaN器件的防护设计。特别是对于航天级或核电站配套的特种变流设备,需要重点考虑辐照环境下GaN器件的栅极可靠性问题。建议在功率模块设计时采...
通过低压GaN HEMT级联配置改善Si SJ-MOSFET的反向恢复性能
Improving the Reverse-Recovery Performance of Si SJ-MOSFETs With a Low-Voltage GaN HEMT in a Cascode Configuration
Ji Shu · Jiahui Sun · Zheyang Zheng · Kevin J. Chen · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年5月
Si超结（SJ）MOSFET体二极管的高反向恢复电荷（Qrr）会导致开关损耗增加甚至动态雪崩失效。本文提出了一种将高压Si SJ-MOSFET与低压GaN HEMT相结合的GaN/Si-SJ级联结构。得益于GaN HEMT的引入，该结构在中等电流下实现了零反向恢复电荷，显著提升了开关性能。
解读: 该技术对于阳光电源的功率变换产品具有重要参考价值。在组串式光伏逆变器和储能变流器（PCS）中，Si SJ-MOSFET常作为核心开关器件，其反向恢复损耗是提升效率的瓶颈。通过GaN/Si-SJ级联技术，可以在不完全放弃Si器件成本优势的前提下，显著降低开关损耗并提升可靠性。建议研发团队在下一代高功率...
通过层状C/Fe掺杂GaN缓冲层提升GaN HEMT的击穿电压和射频功率特性
Improved Breakdown Voltage and RF Power Characteristics of GaN HEMTs by Layered C/Fe-Doped GaN Buffer
Qian Yu · Meng Zhang · Ling Yang · Zou Xu 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年8月
本文提出了一种创新的层状氮化镓（GaN）缓冲层结构。该结构上层为低浓度碳（C）掺杂层，下层为铝镓氮/氮化镓（AlGaN/GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）中常用的铁（Fe）掺杂氮化镓缓冲层。在抑制铁掺杂拖尾效应的同时，氮化镓高电子迁移率晶体管的击穿电压从128 V提高到了174 V。由于铁掺杂拖尾效应得到抑制，晶体管的迁移率和跨导（ $\text {g}_{m}\text {)}$ ）也得到显著改善。 ${5}\times {10}^{{16}}$ /cm³的碳掺杂浓度不会明显加剧氮化镓高电...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于分层C/Fe掺杂GaN缓冲层的HEMT技术突破具有重要的战略价值。该技术通过创新的双层掺杂结构，将器件击穿电压从128V提升至174V，同时显著改善了跨导和载流子迁移率，这对我们在高功率密度逆变器和储能变流器领域的产品升级具有直接意义。 在光伏逆变器应用中，更高的...
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3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...
基于GaN的单级并网三相光伏逆变器的设计与验证
Design and Verification of a GaN-Based, Single Stage, Grid-Connected Three-Phase PV Inverter
Orkhan Karimzada · Giulio De Donato · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年4月
本研究开发了一款基于氮化镓（GaN）的三相光伏逆变器，旨在验证GaN技术在光伏应用中的可行性、可靠性及效率表现。研究系统探讨了GaN场效应管（FETs）在提升光伏系统效率与功率密度方面的优势，并提出了一种极具潜力的逆变器拓扑结构。
解读: GaN作为宽禁带半导体，是实现阳光电源下一代高功率密度光伏逆变器（如组串式逆变器）的关键技术路径。通过引入GaN器件，可显著降低开关损耗，提升系统转换效率，并减小磁性元件体积，从而优化产品重量与安装便捷性。建议研发团队关注GaN在单级变换拓扑中的驱动电路设计与EMI抑制方案，以加速其在户用及工商业光...
基于数据手册的GaN HEMT全特性解析模型及死区时间优化
An Accurate Datasheet-Based Full-Characteristics Analytical Model of GaN HEMTs for Deadtime Optimization
作者未知 · IEEE Transactions on Power Electronics · 日期未知
氮化镓（GaN）HEMT凭借高效率和高功率密度成为新一代电力电子系统的核心。由于其独特的反向导通特性，GaN器件的反向压降远高于传统二极管，导致死区损耗显著。本文提出了一种基于数据手册的GaN HEMT全特性解析模型，旨在实现死区时间的精确优化，从而提升转换器效率。
解读: 随着阳光电源在户用光伏逆变器及小型化储能产品中对高功率密度和高效率的极致追求，GaN器件的应用前景广阔。该模型通过数据手册即可实现死区时间的精确优化，能够有效降低GaN基拓扑在开关过程中的损耗，提升产品能效。建议研发团队在开发下一代高频紧凑型组串式逆变器或微型逆变器时，引入该解析模型以优化驱动策略，...
一种基于去饱和检测的GaN HEMT超快响应保护电路
A Simple Desaturation-Based Protection Circuit for GaN HEMT With Ultrafast Response
Ruoyu Hou · Juncheng Lu · Zhongyi Quan · Yun Wei Li · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年6月
针对GaN增强型高电子迁移率晶体管（GaN E-HEMT）在实际应用中面临的短路保护（SCP）挑战，本文提出了一种基于去饱和检测的超快响应保护电路。由于GaN器件开关速度极快，传统保护方法响应滞后，该研究通过优化检测机制，有效解决了GaN器件在高频应用中的短路保护难题，提升了系统可靠性。
解读: 随着阳光电源在户用光伏逆变器及小型化充电桩产品中对高功率密度要求的提升，GaN器件的应用前景广阔。该文提出的超快响应保护电路能有效解决GaN器件在极端工况下的可靠性瓶颈，对提升阳光电源下一代高频化、小型化逆变器及充电桩产品的安全性具有重要参考价值。建议研发团队关注该去饱和检测技术在驱动电路集成化设计...
由单个GaN HEMT控制并联SiC JFET构建的1200V/22mΩ常闭型SiC/GaN共源共栅器件的静态与动态特性
Static and Dynamic Characteristics of a 1200-V/22 -mΩ Normally-Off SiC/GaN Cascode Device Built With Parallel-Connected SiC JFETs Controlled by a Single GaN HEMT
Gang Lyu · Jiahui Sun · Jin Wei · Kevin J. Chen · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年10月
本文提出了一种SiC-JFET/GaN-HEMT混合功率开关。通过单个低压增强型GaN-HEMT控制多个并联的高压1200V SiC-JFET，实现了共源共栅（Cascode）配置下的电流容量扩展，且仅需一套驱动电路，简化了高功率密度变换器的设计。
解读: 该技术对阳光电源的组串式逆变器及PowerTitan储能系统具有重要价值。通过SiC与GaN的混合封装，可有效提升1200V电压等级下的功率密度与开关效率，降低系统损耗。建议研发团队关注该共源共栅结构在多路并联应用中的均流特性与热管理，这有助于进一步缩小逆变器与PCS模块的体积，提升整机效率，特别是...
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