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一种具有强抗噪能力的GaN HEMT短路保护电路
A Short-Circuit Protection Circuit With Strong Noise Immunity for GaN HEMTs
Jianping Wu · Wuji Meng · Fanghua Zhang · Guangdong Dong 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年2月
氮化镓高电子迁移率晶体管（GaN HEMTs）因其高频和高速开关特性备受关注。然而，其短路耐受能力较弱，因此快速短路保护至关重要。此外，GaN HEMT的高开关速度会给保护电路带来严重干扰。本文提出了一种具有强抗噪能力的短路保护电路，以解决上述挑战。
解读: 随着阳光电源在组串式光伏逆变器和户用储能产品中对功率密度要求的不断提升，GaN器件的应用潜力巨大。GaN的高开关速度虽能减小磁性元件体积，但其脆弱的短路耐受能力和高频下的EMI干扰是工程化应用的痛点。该研究提出的强抗噪短路保护方案，对于提升阳光电源下一代高频化逆变器及微型逆变器的可靠性具有重要参考价...
p-GaN栅极HEMT在单粒子烧毁条件下载流子抽取相关失效机制的对比分析
Comparative Analysis of Carrier Extraction Related Failure Mechanisms in P-GaN HEMTs Under Single-Event Burnouts
作者未知 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年5月
本文通过基于 $181Ta^{{31}+}$ 离子辐射实验和 TCAD 仿真的对比分析，探讨了 p - GaN 栅高电子迁移率晶体管（HEMT）在单粒子烧毁（SEB）情况下与载流子抽取相关的失效机制。分别在栅极（HB - HEMTs）、衬底（SF - HEMTs）和漏极电极（SD - HEMTs）引入势垒，以分离并研究载流子抽取路径的作用。通过实验和电流 - 电压 - 温度测量识别出不同的 SEB 特性，同时结合雪崩和温度模型的单粒子仿真确认了具体的失效机制。HB - HEMTs 表现出金属/p...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于p-GaN HEMT器件单粒子烧毁机制的研究具有重要的战略价值。GaN基功率器件凭借其高频、高效、高功率密度的特性，正成为光伏逆变器和储能变流器的核心技术方向，直接影响系统的转换效率和可靠性。 该研究通过辐射实验和TCAD仿真，系统揭示了载流子提取路径对器件抗辐射...
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...
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...
基于数字孪生的储能系统电池热管理优化与寿命预测
Reliability Issues and Degradation Mechanisms of p-GaN Gated E-Mode AlGaN/GaN Power HEMTs: A Critical Review
J. Ajayan · Asisa Kumar Panigrahy · Sachidananda Sen · Maneesh Kumar 等5人 · IEEE Access · 2025年5月
储能系统电池热管理对性能和寿命至关重要,传统控制策略缺乏预见性。本文提出基于数字孪生的热管理优化方法,通过实时热仿真和寿命预测模型优化冷却策略,延长电池循环寿命。
解读: 该数字孪生热管理技术可应用于阳光电源ST系列储能系统。通过虚实融合的热管理优化,提升电池一致性和循环寿命,降低热管理能耗,实现储能系统的精细化温度控制,为大规模储能电站提供智能热管理方案。...
接近击穿电压下GaN HEMT在过压硬开关中的退化与恢复
Degradation and Recovery of GaN HEMTs in Overvoltage Hard Switching Near Breakdown Voltage
Joseph P. Kozak · Qihao Song · Ruizhe Zhang · Yunwei Ma 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年1月
GaN HEMT器件雪崩能力有限，在接近动态击穿电压（BVdyn）的过压硬开关条件下易发生灾难性失效。本文首次对比研究了三种主流GaN HEMT在重复过压开关过程中的参数漂移与恢复特性，揭示了其在极限工况下的可靠性演变规律。
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器件的应用日益广泛。该研究揭示了GaN在极限过压工况下的退化机制，对于优化逆变器及充电桩的驱动电路设计、过压保护策略及器件选型具有重要指导意义。建议研发团队在设计高频功率模块时，充分考虑动态击穿电压限制，并利用文中提到的恢...
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，...
外延高介电势垒AlBN/GaN高电子迁移率晶体管
Epitaxial high-K barrier AlBN/GaN HEMTs
Chandrashekhar Savant · Kazuki Nomoto · Saurabh Vishwakarma · Siyuan Ma · Applied Physics Letters · 2025年3月 · Vol.126
报道了一种基于外延生长的高介电常数（high-K）AlBN势垒层的GaN基高电子迁移率晶体管（HEMTs）。通过分子束外延技术实现了高质量AlBN与GaN之间的异质集成，显著增强了极化诱导的二维电子气浓度。该器件展现出优异的栅控能力、高击穿电压和低泄漏电流，得益于AlBN的高导带偏移和大带隙特性。研究为下一代高频、高功率电子器件提供了具有潜力的材料平台和技术路径。
解读: 该AlBN/GaN HEMT技术对阳光电源功率器件升级具有重要参考价值。高介电常数势垒层设计可提升GaN器件的栅控性能和击穿电压,有助于开发更高效的功率开关管。这项技术可应用于SG系列高频光伏逆变器和ST系列储能变流器的功率级设计,提升系统功率密度。特别是在1500V大功率系统中,该技术有望降低开关...
一种基于改进型GaN HEMT开关模型的动态死区时间自适应调整方法
A High-Efficiency Dynamic Inverter Dead-Time Adjustment Method Based on an Improved GaN HEMTs Switching Model
Yi Zhang · Cai Chen · Yue Xie · Teng Liu 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年3月
得益于快速开关特性，氮化镓（GaN）HEMT被广泛应用于高频功率变换器。然而，GaN器件的关断时间与工作条件（如负载电流）高度相关，差异可达20倍以上。使用固定死区时间会导致效率降低或直通风险。本文提出了一种基于改进开关模型的动态死区时间调整方法，以提升变换器效率。
解读: 该技术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价值。随着高频化趋势，GaN器件的应用能显著减小体积并提升功率密度。然而，GaN的死区敏感性是制约效率的关键瓶颈。通过引入动态死区调整算法，可有效降低开关损耗，提升整机效率，同时增强系统在高频运行下的可靠性。建议研发团队在下一代高功率密度户用...
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AlN衬底的薄沟道AlGaN/GaN/AlN双异质结高电子迁移率晶体管
Thin-channel AlGaN/GaN/AlN double heterostructure HEMTs on AlN substrates via hot-wall MOCVD
Minho Kim · Alexis Papamichail · United States · Vanya Darakchieva · Applied Physics Letters · 2025年7月 · Vol.127
本文报道了通过热壁金属有机化学气相沉积法在AlN单晶衬底上生长的薄沟道AlGaN/GaN/AlN双异质结构高电子迁移率晶体管（HEMTs）。该结构利用AlN衬底优异的热导性和晶格匹配特性，有效抑制了器件中的应力与缺陷密度。透射电子显微镜和电学测试结果表明，高质量的GaN沟道层实现了均匀的二维电子气分布，室温下二维电子气浓度达8.5×10¹² cm⁻²，电子迁移率为1850 cm²/V·s。器件展现出良好的界面特性和载流子输运性能，为高频、高功率电子器件的发展提供了可行路径。
解读: 该薄沟道AlGaN/GaN/AlN双异质结构HEMT技术对阳光电源功率器件应用具有重要价值。AlN衬底的高热导率（320 W/m·K）可显著提升SiC/GaN功率模块的散热性能，特别适用于ST系列储能变流器和电动汽车驱动系统的高功率密度场景。高迁移率（1850 cm²/V·s）和二维电子气浓度（8....
重复过压开关下GaN HEMT的在线RDS(on)表征与寿命预测
In-situ RDS(on) Characterization and Lifetime Projection of GaN HEMTs Under Repetitive Overvoltage Switching
Ruizhe Zhang · Ricardo Garcia · Robert Strittmatter · Yuhao Zhang 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年9月
本文针对GaN HEMT在高转换速率开关条件下的瞬态电压过冲现象，首次准确表征了重复过压应力下动态导通电阻（RDS(ON)）的演变规律，并提出了相应的寿命预测模型，为评估GaN器件在电力电子应用中的可靠性提供了关键参考。
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器件的应用日益广泛。本文提出的动态导通电阻表征及寿命预测方法，对于优化阳光电源高频开关电路的设计、提升产品在复杂工况下的可靠性具有重要指导意义。建议研发团队参考该研究，在组串式逆变器和充电桩的功率模块设计中，建立针对GaN...
基于电流瞬态特征的p-GaN HEMT在重复ESD应力下的在线退化感知与机理分析
Online Degradation Sensing and Mechanism Analysis for p-GaN HEMTs Under Repetitive ESD Stresses Based on Current Transient Feature
Xiangxing Jiang · Yiqiang Chen · Bo Hou · Chuan Song 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 预计 2026年6月
针对p-GaN栅极增强型GaN HEMT的可靠性挑战，本文提出了一种基于电流瞬态特征的在线退化感知方法。通过追踪器件在重复静电放电（ESD）应力下的电流变化，实现了对器件退化状态的实时监测，并深入分析了其失效机理，为提升宽禁带半导体器件在电力电子系统中的可靠性提供了理论支撑。
解读: GaN作为宽禁带半导体，是阳光电源下一代高功率密度光伏逆变器和户用储能产品的关键技术储备。该研究提出的在线退化感知方法，对于提升阳光电源组串式逆变器及微型逆变器中功率模块的长期可靠性具有重要意义。建议研发团队关注该电流瞬态特征监测技术，将其集成至iSolarCloud智能运维平台或逆变器驱动电路中，...
高温下外原位Al2O3钝化提升原位SiNx/AlN/GaN MIS-HEMT器件性能
Improved device performance in _in situ_ SiNx/AlN/GaN MIS-HEMTs with _ex situ_ Al2O3 passivation at elevated temperatures
Pradip Dalapati · Subramaniam Arulkumaran · Hanlin Xie · Geok Ing Ng · Applied Physics Letters · 2025年3月 · Vol.126
本文研究了在高温条件下采用外原位原子层沉积Al2O3钝化的原位SiNx/AlN/GaN金属-绝缘体-半导体高电子迁移率晶体管（MIS-HEMT）。结果表明，Al2O3钝化显著改善了器件的表面态特性与界面质量，有效抑制了电流崩塌并提升了击穿电压。同时，器件的阈值电压稳定性与动态导通电阻得到优化，在150°C高温工作环境下仍保持良好性能，展示了其在高频、高功率应用中的潜力。
解读: 该高温Al2O3钝化GaN MIS-HEMT技术对阳光电源功率器件应用具有重要价值。研究中150°C高温下器件性能稳定、电流崩塌抑制和击穿电压提升，直接契合ST储能变流器和车载OBC充电机的高温、高频工作需求。Al2O3/SiNx双层钝化结构可优化阳光电源GaN功率模块的界面质量，降低动态导通电阻，...
关于单片集成GaN-on-AlN/SiC晶体管的实验研究
Experimental Investigation of GaN-on-AlN/SiC Transistors With Regard to Monolithic Integration
Xiaomeng Geng · Nick Wieczorek · Mihaela Wolf · Carsten Kuring 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年10月
本文介绍了新型GaN-on-AlN/SiC功率HEMT器件。相比传统的GaN-on-Si HEMT，该器件有效克服了公共衬底引起的背栅效应，显著提升了器件性能，为实现功率器件的单片集成提供了技术路径。
解读: 随着阳光电源在户用光伏逆变器及电动汽车充电桩领域对高功率密度和小型化的追求，GaN器件的应用至关重要。该研究提出的GaN-on-AlN/SiC技术通过抑制背栅效应，解决了单片集成中的关键瓶颈，有助于进一步减小逆变器及充电模块的体积，提升开关频率。建议研发团队关注该技术在下一代高频、高效率功率模块中的...
抑制陷阱效应的氮化镓HEMT沟道温度测量与热阻表征模型
Trap-suppressed channel temperature measurement and thermal resistance characterization model for GaN HEMTs
Suzhou Laboratory · Qing Zhu · Ke Xu · Yue Hao · Applied Physics Letters · 2025年9月 · Vol.127
针对氮化镓高电子迁移率晶体管（GaN HEMTs）中陷阱效应对沟道温度测量的干扰问题，提出了一种抑制陷阱效应的沟道温度提取与热阻表征模型。该模型通过动态栅压调控技术有效抑制表面和界面陷阱的充放电行为，结合电学法精确提取稳态与瞬态沟道温度，并建立与陷阱密度相关的热阻解析模型。实验结果表明，该方法显著降低了传统电学测温中的误差，提升了高温工作条件下器件热特性的表征精度，为GaN HEMTs的热管理设计提供了可靠依据。
解读: 该GaN HEMT热阻精确表征技术对阳光电源功率器件应用具有重要价值。在ST系列储能变流器和SG光伏逆变器中，GaN器件因高频高效特性被广泛采用，但陷阱效应导致的温度测量误差直接影响热管理设计可靠性。该模型通过动态栅压调控抑制陷阱充放电，可精确提取沟道温度，为阳光电源优化GaN功率模块散热设计、提升...
基于3纳米绝缘层的高性能MIM/p-GaN栅极HEMT
High-Performance MIM/p-GaN Gate HEMTs With a 3-nm Insulator for Power Conversion
Zhibo Cheng · Xiangdong Li · Jian Ji · Lu Yu 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年3月
正向偏置栅极击穿电压 ${V}_{\text {G- {BD}}}$ 较低的肖特基型 p - GaN 栅极高电子迁移率晶体管（HEMT）在开关过程中容易发生故障。在这项工作中，提出了一种在 p - GaN 层顶部具有 TiN/Al₂O₃/TiN（30/3/40 纳米）金属 - 绝缘体 - 金属（MIM）结构的高性能 MIM/p - GaN 栅极 HEMT。与传统的肖特基型参考器件相比，MIM/p - GaN 栅极结构成功地将 ${V}_{\text {G- {BD}}}$ 从 11.4 V 提高...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项MIM/p-GaN栅极HEMT技术对我们的核心产品线具有重要战略价值。该技术通过在p-GaN层上集成超薄3nm Al2O3绝缘层的金属-绝缘体-金属结构，将栅极击穿电压从11.4V提升至14.1V，最大工作栅压从5.1V提升至7.0V，这直接解决了传统肖特基型p-GaN...
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...
共源共栅GaN HEMT短路振荡研究
Investigation on the Short-Circuit Oscillation of Cascode GaN HEMTs
Peng Xue · Luca Maresca · Michele Riccio · Giovanni Breglio 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年6月
本文研究了共源共栅（Cascode）氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）在短路条件下产生的自激振荡现象。研究发现，该振荡在短路事件中被激发，且栅极电阻RG对抑制该振荡的效果并不显著。
解读: 随着阳光电源在户用光伏逆变器及高频化功率变换器中对GaN器件的应用探索，该研究具有重要参考价值。Cascode GaN器件在极端短路工况下的自激振荡可能导致器件失效，影响逆变器可靠性。建议研发团队在设计驱动电路及短路保护策略时，不能仅依赖增加栅极电阻，需结合寄生参数优化PCB布局，或采用更先进的快速...
掺铍ScAlN/GaN高电子迁移率晶体管的低关态电流与高电流应力稳定性
Beryllium-incorporated ScAlN/GaN HEMTs with low off-current and high current stress stability
Jie Zhang · Md Tanvir Hasan · Shubham Mondal · Zhengwei Ye · Applied Physics Letters · 2025年7月 · Vol.127
本文报道了一种通过引入铍（Be）掺杂来提升ScAlN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMTs）性能的新方法。该器件展现出显著降低的关态漏电流，并在高电流应力条件下表现出优异的稳定性。通过精确调控Be掺杂浓度，有效抑制了栅极泄漏电流和动态导通电阻退化，同时保持良好的开态特性。透射电子显微镜与二次离子质谱分析证实了材料界面清晰且掺杂均匀。该研究为高性能GaN基功率器件的可靠性提升提供了可行路径。
解读: 该掺铍ScAlN/GaN HEMT技术对阳光电源功率器件应用具有重要价值。低关态漏电流特性可直接降低ST系列储能变流器和SG光伏逆变器的待机损耗，提升系统效率；高电流应力稳定性解决了GaN器件在PowerTitan大型储能系统长期运行中的可靠性痛点。相比传统AlGaN方案，ScAlN材料的高极化特性...
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