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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...
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...
一种用于高压高频应用的新型常关型SiC-JFET/GaN-HEMT共封装级联器件
A Normally-off Copackaged SiC-JFET/GaN-HEMT Cascode Device for High-Voltage and High-Frequency Applications
Gang Lyu · Yuru Wang · Jin Wei · Zheyang Zheng 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年9月
本文展示了一种1200V/100mΩ的碳化硅（SiC）JFET与氮化镓（GaN）HEMT混合功率开关。该器件采用倒装芯片共封装级联配置，结合了垂直型SiC JFET的高压阻断能力与横向GaN HEMT的低压驱动优势，实现了高压与高频性能的优化。
解读: 该技术对阳光电源的组串式逆变器及PowerTitan储能变流器具有重要参考价值。通过SiC与GaN的级联封装，可在不牺牲耐压等级的前提下显著提升开关频率，从而进一步缩小磁性元件体积，提升整机功率密度。建议研发团队关注该混合封装技术在下一代高频化、小型化光伏逆变器及储能PCS中的应用潜力，特别是在追求...
蓝宝石衬底上高压p-GaN栅HEMT的自增强非钳位感性开关鲁棒性
Self-Enhanced Unclamped-Inductive-Switching Robustness of High-Voltage p-GaN Gate HEMT on Sapphire Substrate
Sheng Li · Yanfeng Ma · Hao Yan · Mingfei Li 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年6月
首次发现并研究了蓝宝石衬底上高压 p 型氮化镓（GaN）栅高电子迁移率晶体管（HEMT）（蓝宝石衬底 GaN HEMT）一种新颖的自增强非钳位电感开关（UIS）行为。除了传统的硅基 GaN HEMT 类似 LC 的谐振行为外，蓝宝石衬底 GaN HEMT 的 UIS 行为有显著偏差，且呈现出与温度相关的击穿电压，这表明高电场可能会引发碰撞电离，并主导击穿现象。此外，进行了技术计算机辅助设计（TCAD）仿真和输出电容表征，共同证实了这一机制。由于电感能量通过碰撞电离电流耗散，蓝宝石衬底 GaN H...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于蓝宝石基GaN功率器件的研究具有重要的战略意义。该技术揭示了p-GaN栅极HEMT在蓝宝石衬底上展现出的自增强型非钳位感性开关（UIS）鲁棒性，这一特性对我们的光伏逆变器和储能变流器等核心产品的可靠性提升具有直接价值。 研究发现，相比传统的硅基GaN器件，蓝宝石基...
一种基于后处理技术的GaN器件开关损耗估算方法
A Postprocessing-Technique-Based Switching Loss Estimation Method for GaN Devices
Minghai Dong · Hui Li · Shan Yin · Yingzhe Wu 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年7月
氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）因其低开关损耗，在高密度功率变换器应用中极具前景，如快充、无线充电和5G电源。然而，GaN器件极快的开关速度使其对寄生参数高度敏感，给准确的损耗评估带来挑战。本文提出了一种基于后处理技术的开关损耗估算方法，旨在解决高频应用下的损耗测量难题。
解读: GaN器件是实现阳光电源下一代高功率密度逆变器和储能系统的关键技术。在户用光伏逆变器及小型化充电桩产品中，利用GaN替代传统硅基器件可显著提升转换效率并减小体积。该文提出的开关损耗估算方法，有助于研发团队在设计阶段更精准地评估高频开关损耗，优化驱动电路设计，从而降低电磁干扰（EMI）并提升系统可靠性...
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...
用于Ka波段低压无线通信应用的高性能AlN/GaN/AlN/GaN双通道鳍式HEMT
High Performance AlN/GaN/AlN/GaN Double Channel Fin-HEMT For Ka-band Low Voltage Wireless Communication Applications
Can Gong · Minhan Mi · Yuwei Zhou · Ting Meng 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年11月
在本文中，提出了一种用于Ka波段低压移动通信应用的高性能AlN/GaN/AlN/GaN双沟道鳍式高电子迁移率晶体管（DCF - HEMT）。得益于鳍式结构，所制备的DCF - HEMT展现出了改善的关态栅极控制特性。该晶体管的薄层电阻（$R_{\mathrm{SH}}$）低至$174 \Omega /$□，源漏间距短至$1.5 \mu \mathrm{~m}$，AlN/GaN/AlN/GaN DCF - HEMT实现了高达$2613 \mathrm{~mA} / \mathrm{mm}$的最大电...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这篇关于AlN/GaN双沟道Fin-HEMT器件的研究虽然聚焦于Ka波段无线通信应用，但其核心技术突破对我司功率电子产品具有重要的借鉴价值和潜在应用前景。 该器件展现的技术特性与我司光伏逆变器、储能变流器等核心产品的技术需求存在显著契合点。首先，双沟道结构实现的低薄层电阻...
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...
基于电路法的P-Gate GaN HEMT栅极鲁棒性与可靠性评估
Gate Robustness and Reliability of P-Gate GaN HEMT Evaluated by a Circuit Method
Bixuan Wang · Ruizhe Zhang · Qihao Song · Hengyu Wang 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年5月
针对GaN SP-HEMT栅极过压裕度小的问题，现有直流偏置或脉冲I-V测试方法难以模拟实际变换器中的栅极电压过冲。本文提出了一种新的电路评估方法，能够更真实地反映实际工况下的栅极可靠性。
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器件的应用成为趋势。该文章提出的电路级栅极可靠性评估方法，能够有效指导研发团队在设计阶段规避GaN器件在复杂开关瞬态下的失效风险。建议在组串式逆变器的高频功率级设计中引入该评估方法，以优化驱动电路设计，提升产品在极端工况下...
基于p-GaN HEMT的紫外探测器在低温下的光响应特性
Photoresponsivity of _p_-GaN HEMT-based ultraviolet photodetectors at low temperatures
Haodong Wang · Meixin Feng · Yaozong Zhong · Xin Chen · Applied Physics Letters · 2025年5月 · Vol.126
本文研究了基于p型GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）的紫外光电探测器在低温环境下的光响应性能。通过变温光电测试，系统分析了器件在不同温度下的光电流、响应度及探测机制的变化规律。结果表明，随着温度降低，器件的暗电流显著抑制，光暗电流比大幅提升，同时响应度增强，归因于低温下载流子复合减少与能带结构优化。该工作为高性能紫外探测器在极端环境中的应用提供了实验依据与理论支持。
解读: 该研究对阳光电源的GaN功率器件应用具有重要参考价值。p-GaN HEMT在低温环境下光响应性能的提升，可用于优化我司SG系列光伏逆变器和ST系列储能变流器中的GaN器件温控设计。特别是在-40℃低温工况下，通过抑制暗电流提升光暗电流比的方法，有助于提高GaN器件的开关特性和可靠性。这对于提升极寒地...
1200V常闭型SiC-JFET/GaN-HEMT共源共栅器件的Dv/Dt控制
Dv/Dt-Control of 1200-V Normally-off SiC-JFET/GaN-HEMT Cascode Device
Gang Lyu · Yuru Wang · Jin Wei · Zheyang Zheng 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年3月
本文提出了一种1200V常闭型SiC-JFET/GaN-HEMT共源共栅器件。该结构结合了高压SiC JFET与低压GaN HEMT的优势，在热稳定性和开关性能上优于传统SiC MOSFET，但同时也带来了dv/dt控制方面的挑战。
解读: 该技术对阳光电源的组串式逆变器及PowerTitan/PowerStack储能系统具有重要意义。1200V宽禁带器件是实现高功率密度、高效率的关键。SiC-JFET/GaN-HEMT共源共栅结构在提升开关频率、降低开关损耗方面潜力巨大，有助于进一步缩小逆变器和PCS体积。建议研发团队关注该器件在高频...
基于AlGaN/GaN HEMT的非经典光电逻辑反相器的实现
Demonstration of AlGaN/GaN HEMT-based non-classical optoelectronic logic inverter
Ramit Kumar Mondal · Fuad Indra Alzakia · Ravikiran Lingaparthi · Nethaji Dharmarasu · Applied Physics Letters · 2025年4月 · Vol.126
本文报道了一种基于AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）的非经典光电逻辑反相器的实验实现。该器件利用光照调控沟道电导，结合HEMT的优异开关特性，实现了光控逻辑反相功能。在无光照时器件处于导通状态，施加特定波长光照后触发载流子分离，导致沟道电流下降并完成逻辑电平翻转。实验结果表明，该反相器具有清晰的输入-输出逻辑关系、良好的响应速度及稳定性。此工作为发展新型集成化、低功耗光逻辑电路提供了可行路径。
解读: 该AlGaN/GaN HEMT光电逻辑反相器技术对阳光电源功率器件创新具有重要启发意义。首先，这种光控开关特性可应用于SG系列逆变器的智能保护电路，提升系统安全性能。其次，光电耦合的非接触控制方式有助于优化ST储能系统的电气隔离设计，提高系统可靠性。此外，该技术为开发新型GaN功率模块提供了创新思路...
650V p-GaN HEMT单脉冲非钳位电感开关
UIS）失效机理与分析
Siyang Liu · Sheng Li · Chi Zhang · Ningbo Li 等9人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年11月
本文首次揭示了肖特基栅极p-GaN HEMT在单脉冲非钳位电感开关（UIS）下的耐受物理机制与失效机理。与Si/SiC器件不同，p-GaN HEMT通过将负载电感的能量存储在输出电容中来承受浪涌电流，而非通过雪崩击穿。
解读: GaN器件凭借高开关频率和高效率，是阳光电源未来提升户用光伏逆变器及小型化充电桩功率密度的关键技术方向。本文深入分析了p-GaN HEMT在极端工况下的UIS失效机理，对于优化逆变器功率模块的驱动电路设计、过压保护策略及可靠性评估具有重要指导意义。建议研发团队在后续高频化产品设计中，重点关注GaN器...
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...
在不影响开关性能的前提下保护GaN/SiC共源共栅器件中的SiC JFET免受栅极过应力
Protecting SiC JFET From Gate Overstress in GaN/SiC Cascode Device Without Compromising Switching Performance
Ji Shu · Jiahui Sun · Zheyang Zheng · Kevin J. Chen · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年5月
GaN/SiC共源共栅器件结合了GaN HEMT的快速开关特性与SiC JFET的高压雪崩能力。然而，LV GaN HEMT缺乏雪崩能力，导致共源共栅结构在瞬态下易受栅极过应力影响。本文提出了一种保护方案，在不牺牲开关性能的前提下，有效提升了该复合器件的可靠性。
解读: 该技术对阳光电源的高功率密度逆变器及储能PCS产品线具有重要参考价值。随着公司向更高效率、更高功率密度的产品迭代，GaN/SiC共源共栅器件是实现高频化设计的关键路径。该研究提出的栅极保护方案能有效解决宽禁带半导体在极端工况下的可靠性瓶颈，有助于提升PowerTitan等储能系统及组串式逆变器在复杂...
具有ScAlN势垒的GaN HEMT实现低于100 Ω/□的方块电阻
Sub-100 Ω/□ sheet resistance of GaN HEMT with ScAlN barrier
Jiangnan Liu · Pat Kezer · Md Tanvir Hasan · Ding Wang · Applied Physics Letters · 2025年8月 · Vol.127
本文报道了采用钪铝氮（ScAlN）势垒层的氮化镓高电子迁移率晶体管（GaN HEMT），实现了低于100 Ω/□的极低方块电阻。通过优化ScAlN组分与外延生长工艺，显著提升了二维电子气浓度并降低了接触电阻，从而大幅改善器件的导通特性。透射电子显微镜与X射线衍射分析证实了高质量异质结构的形成。该成果为高性能射频与功率电子器件提供了有前景的技术路径。
解读: 该ScAlN势垒GaN HEMT技术对阳光电源的高频功率变换产品具有重要应用价值。方块电阻低于100Ω/□的特性可显著提升器件开关性能和导通特性,适用于SG系列光伏逆变器和ST系列储能变流器中的高频DC-DC环节,有助于提高功率密度。特别是在1500V系统中,该技术可降低开关损耗,提升系统效率。同时...
具有抑制负向阈值电压漂移和增强抗误开启能力的分裂p-GaN栅HEMT
Split-p-GaN Gate HEMT With Suppressed Negative Vth Shift and Enhanced Robustness Against False Turn-On
Yunhong Lao · Jin Wei · Maojun Wang · Jingjing Yu 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年4月
在肖特基型 p - GaN 栅高电子迁移率晶体管（HEMT）的发展过程中，阈值电压（$V_{\text {th}}$）不稳定一直是一个突出问题。在高漏源电压（$V_{\text {DS}}$）偏置下，浮空 p - GaN 的电位会因栅/漏耦合势垒降低（GDCBL）效应而升高，从而导致明显的负阈值电压（$V_{\text {th}}$）漂移。在快速开关操作期间，负阈值电压（$V_{\text {th}}$）漂移会严重加剧误开启问题。在这项工作中，提出了一种分裂 p - GaN 栅高电子迁移率晶体管...
解读: 从阳光电源光伏逆变器和储能系统的业务视角来看，该论文提出的分离式p-GaN栅极HEMT技术具有重要的应用价值。GaN功率器件是我们高频、高效率逆变器产品的核心部件，但传统Schottky型p-GaN栅极器件在高压偏置下存在的阈值电压负漂移问题，一直是制约其在高功率密度应用中可靠性的关键瓶颈。 该技...
通过多功能单片保护电路提高GaN功率HEMT的稳定性
Stability Improvement of GaN Power HEMT by a Multifunctional Monolithic Protection Circuit
Qihao Song · Xin Yang · Bixuan Wang · Everest Litchford 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年4月
本文提出了一种与GaN功率HEMT单片集成的栅极静电放电（ESD）保护电路。该多功能电路不仅增强了栅极的ESD鲁棒性，还在功率HEMT正常开关操作期间提高了导通电阻（RON）和阈值电压（VTH）的稳定性。
解读: GaN作为宽禁带半导体，在提升功率密度和开关频率方面具有显著优势。该研究提出的单片集成保护电路有效解决了GaN器件在实际应用中常见的ESD脆弱性及动态导通电阻漂移问题，这对阳光电源的户用光伏逆变器及微型逆变器产品线具有重要参考价值。通过提升器件级的可靠性，可进一步缩小逆变器体积并提升转换效率。建议研...
一种基于磁耦合闭环控制的GaN HEMT有源栅极驱动器以抑制关断漏源电压过冲和EMI
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8月
与传统硅MOSFET相比，氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管具有更快的开关速度。在GaN HEMT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（EMI），限制了其可靠性与应用场景。本文提出了一种基于磁耦合闭环控制的GaN HEMT有源栅极驱动器，有效解决了上述问题。
解读: 随着阳光电源在户用光伏逆变器及小型化储能系统（如PowerStack）中对高功率密度要求的不断提升，GaN器件的应用成为提升效率的关键。该技术通过有源驱动抑制电压过冲和EMI，能够有效降低逆变器输出滤波器的体积，提升系统集成度。建议研发团队关注该磁耦合闭环驱动方案，将其应用于下一代高频紧凑型组串式逆...
基于改进型GaN HEMT模型的GaN基TCM变换器死区时间能量损耗分析
Analysis of Dead-Time Energy Loss in GaN-Based TCM Converters With an Improved GaN HEMT Model
Yi Zhang · Wenzhe Xu · Yue Xie · Teng Liu 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年2月
针对GaN基三角电流模式（TCM）应用，死区时间对开关损耗影响显著。现有GaN HEMT模型多关注开关过程，缺乏对死区效应的充分考虑。本文分析了死区时间过长或不足下的开关瞬态特性，并提出改进模型以准确评估能量损耗。
解读: 随着阳光电源在户用光伏逆变器及小型储能PCS中对高功率密度和高效率的追求，GaN器件的应用日益广泛。TCM（三角电流模式）是实现高频软开关的关键技术，但死区时间控制直接影响效率上限。本文提出的改进型GaN模型有助于研发团队在设计高频DC-DC变换器时，更精确地优化死区参数，从而降低开关损耗，提升整机...
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