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肖特基型P-GaN栅极HEMT的电气开关安全工作区特性研究
Characterization of Electrical Switching Safe Operation Area on Schottky-Type P-GaN Gate HEMTs
Yifei Huang · Qimeng Jiang · Sen Huang · Xinhua Wang 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年7月
氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）在消费电子领域表现优异，但在长寿命应用中仍面临可靠性挑战，特别是硬开关条件下的导通电阻退化问题。本文通过四种测试模式，深入研究了肖特基型P-GaN栅极HEMT的电气开关安全工作区（SOA），旨在提升其在电力电子系统中的可靠性。
解读: GaN作为宽禁带半导体，是实现逆变器高功率密度和高效率的关键技术。阳光电源在户用光伏逆变器及小型化充电桩领域对高频化有迫切需求。本文研究的P-GaN栅极HEMT可靠性及SOA特性，对于公司优化高频功率模块设计、提升产品在严苛工况下的长效运行能力具有重要参考价值。建议研发团队关注其在硬开关条件下的导通...
一种具有改进ZVS时间裕量和有限变频范围的预测性ZVS控制方法，用于99%效率、130-W/in3 MHz GaN图腾柱PFC整流器
Predictive ZVS Control With Improved ZVS Time Margin and Limited Variable Frequency Range for a 99% Efficient, 130-W/in3 MHz GaN Totem-Pole PFC Rectifier
Qingyun Huang · Ruiyang Yu · Qingxuan Ma · Alex Q. Huang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年7月
本文提出了一种用于兆赫兹（MHz）GaN图腾柱PFC整流器的预测性零电压开关（ZVS）控制策略。该方法解决了传统控制中ZVS时间裕量不足及开关频率变化范围过宽的问题，实现了99%的高效率及130-W/in3的高功率密度。
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。随着功率器件向宽禁带半导体（GaN）及高频化方向演进，该预测性ZVS控制策略能有效提升系统功率密度并降低开关损耗，助力实现更轻量、高效的逆变器设计。建议研发团队在户用储能PCS及高功率密度充电桩的AC/DC级设计中引入该控制算法，以优化...
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...
具有超薄势垒结构的6英寸高压GaN基增强型HEMT：界面质量及其可靠性
6-in. high-voltage GaN-based E-mode HEMTs with ultrathin barrier structures: Interface quality and its reliability
Nan Sun · Ronghua Wang · Runxin Microelectronics Corporation · Wuxi China Resources Huajing Microelectronics Corporation 等6人 · Applied Physics Letters · 2025年3月 · Vol.126
本文报道了基于6英寸硅衬底的高压增强型GaN高电子迁移率晶体管（E-HEMT），采用超薄势垒层结构。通过优化界面控制与材料生长工艺，显著提升了异质结界面质量，有效降低了界面态密度并改善了二维电子气特性。器件表现出优异的击穿电压与导通电阻平衡特性，并在高温反向偏压应力下展现出良好的长期可靠性，界面退化机制被系统分析。该研究为高性能、高可靠GaN功率器件的规模化制造提供了技术支撑。
解读: 该研究的超薄势垒GaN E-HEMT技术对阳光电源的功率变换产品具有重要应用价值。6英寸晶圆规模化制造工艺可降低GaN器件成本,有利于在SG系列逆变器和ST系列储能变流器中推广应用。优化的界面质量和可靠性特性可提升产品在高温、高压工况下的稳定性,特别适合PowerTitan等大功率储能系统。器件优异...
避免共源共栅
Cascode）GaN器件在大电流关断条件下的发散振荡
Xiucheng Huang · Weijing Du · Fred C. Lee · Qiang Li 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年1月
共源共栅结构常用于高压常开型GaN器件。然而，高压GaN器件与低压常关型Si MOSFET之间的电容失配会导致不良特性，如Si MOSFET在关断期间进入雪崩状态，以及高压GaN器件内部丢失软开关条件等。本文针对大电流关断下的发散振荡问题进行了深入分析。
解读: 随着阳光电源在户用光伏逆变器及小型化储能PCS中对功率密度要求的不断提升，GaN器件的应用成为关键技术趋势。该研究揭示了Cascode GaN在极端工况下的振荡机理，对公司优化高频功率模块设计、提升驱动电路可靠性具有重要指导意义。建议研发团队在开发下一代高功率密度组串式逆变器时，重点评估该电容失配效...
一种基于GaN交流开关的高效高密度单相双模级联Buck-Boost多电平无变压器光伏逆变器
High-Efficiency and High-Density Single-Phase Dual-Mode Cascaded Buck–Boost Multilevel Transformerless PV Inverter With GaN AC Switches
Qingyun Huang · Alex Q. Huang · Ruiyang Yu · Pengkun Liu 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年8月
本文提出了一种用于户用光伏的高效高密度单相双模级联Buck-Boost多电平无变压器逆变器。该拓扑结合了受控级联H桥多电平逆变级与非受控GaN基交流升压变换器，两者共用一个电感，有效提升了功率密度与转换效率。
解读: 该技术对阳光电源户用光伏逆变器产品线具有重要参考价值。通过引入GaN器件和级联Buck-Boost拓扑，可显著提升逆变器的功率密度，减小体积，满足户用市场对安装便捷性和高效率的极致追求。建议研发团队评估GaN器件在单相户用机型中的成本效益，并探索该共用电感拓扑在降低EMI和提升系统效率方面的潜力，以...
一种用于兆赫兹运行的高压共源共栅氮化镓器件新封装
A New Package of High-Voltage Cascode Gallium Nitride Device for Megahertz Operation
Wenli Zhang · Xiucheng Huang · Zhengyang Liu · Fred C. Lee 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2016年2月
相比硅基器件，横向氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）具备高电流密度、高开关速度和低导通电阻等优势，是实现高频、高效功率转换的理想选择。本文针对GaN HEMT在高频运行下的封装技术进行了研究，旨在解决高频开关带来的寄生参数影响，提升功率密度。
解读: 该技术对阳光电源的户用光伏逆变器及小型化充电桩产品线具有重要战略意义。随着电力电子技术向高频化、高功率密度方向演进，GaN器件的应用能显著减小磁性元件体积，提升整机效率。建议研发团队关注该新型封装技术在兆赫兹级开关频率下的热管理与电磁兼容性能，将其引入下一代轻量化户用逆变器或便携式储能产品的研发中，...
基于解耦双通道结构的低反向导通损耗高正向阈值电压p-GaN栅AlGaN/GaN HEMT
Decoupled Double-Channel p-GaN Gate AlGaN/GaN HEMT Featuring Low Reverse Conduction Loss and High Forward Threshold Voltage
Xiaotian Tang · Zhongchen Ji · Qimeng Jiang · Sen Huang 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年2月
基于解耦双沟道结构，提出并成功制备了一种混合源 p - GaN 栅常关型 AlGaN/GaN 高电子迁移率晶体管（HEMT）。该晶体管通过混合源结构对上下沟道进行解耦，缓解了 p - GaN 栅与双沟道结构之间的兼容性问题。得益于源极侧与下沟道的肖特基连接，同时实现了极低的反向导通电压（ - 0.5 V）和较大的正向阈值电压（ + 3.2 V）。
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于解耦双沟道结构的p-GaN栅极GaN HEMT技术具有重要的战略价值。该器件通过混合源极结构实现了-0.5V的极低反向导通电压和+3.2V的高正向阈值电压的同时优化，这一突破性设计直接契合我司光伏逆变器和储能变流器对功率器件性能的核心诉求。 在光伏逆变器应用中，该...
基于反向耦合电感的高频高效GaN基交错CRM双向Buck/Boost变换器
High-Frequency High-Efficiency GaN-Based Interleaved CRM Bidirectional Buck/Boost Converter with Inverse Coupled Inductor
Xiucheng Huang · Fred C. Lee · Qiang Li · Weijing Du · IEEE Transactions on Power Electronics · 2016年6月
本文提出了一种基于GaN器件的高频高效交错临界电流模式（CRM）双向Buck/Boost变换器，并引入反向耦合电感。利用GaN器件低开关损耗和驱动损耗的特性，将开关频率提升至兆赫兹（MHz）范围，显著减小了无源元件的体积。
解读: 该技术对阳光电源的储能系统（如PowerStack、PowerTitan）及户用光伏逆变器具有重要参考价值。通过引入GaN器件与反向耦合电感技术，可显著提升DC-DC环节的功率密度，减小储能PCS的体积与重量，降低系统成本。建议研发团队关注该拓扑在兆赫兹高频化应用中的电磁兼容（EMC）设计及散热管理...
基于GaN IC的有源钳位反激式适配器辐射EMI建模与抑制
Modeling and Reduction of Radiated EMI in a GaN IC-Based Active Clamp Flyback Adapter
Juntao Yao · Yiming Li · Shuo Wang · Xiucheng Huang 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年5月
本文针对基于氮化镓（GaN）集成电路的有源钳位反激变换器，建立了辐射电磁干扰（EMI）模型。文中识别并提取了对辐射EMI影响显著的电容耦合路径，并通过实验验证了模型的准确性。基于该模型，文章进一步提出了针对性的EMI抑制策略，以优化高频GaN变换器的电磁兼容性能。
解读: 随着阳光电源户用光伏逆变器及充电桩产品向高功率密度、高开关频率方向发展，GaN器件的应用日益广泛，但其带来的高频EMI问题是产品认证与可靠性的关键挑战。本文提出的辐射EMI建模方法及电容耦合分析技术，可直接指导阳光电源研发团队在PCB布局设计阶段优化寄生参数，降低EMI噪声源。建议将此建模方法应用于...
一种200mm E-Mode GaN-on-Si功率HEMT可靠性与寿命评估新方法
A Novel Evaluation Methodology for the Reliability and Lifetime of 200 mm E-Mode GaN-on-Si Power HEMTs
Jingyu Shen · Chao Yang · Liang Jing · Ping Li 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年5月
本文提出了一种针对增强型AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）的可靠性与寿命评估新方法。以工业级200mm Si CMOS兼容平台制造的商用100V E-mode GaN-on-Si功率HEMT为例，详细介绍了包括晶圆级可靠性测试（WLRT）在内的评估流程，为宽禁带半导体器件的可靠性验证提供了实用参考。
解读: GaN作为宽禁带半导体，在提升阳光电源户用光伏逆变器及小型化充电桩的功率密度和转换效率方面具有巨大潜力。本文提出的可靠性评估方法对于公司评估GaN器件在工业化应用中的长期稳定性至关重要。建议研发团队参考该评估流程，建立针对GaN功率器件的入库筛选标准，以加速其在下一代高频、高效率户用逆变器及便携式储...
重复硬开关应力下GaN共源共栅器件退化机理研究
Investigation on the Degradation Mechanism for GaN Cascode Device Under Repetitive Hard-Switching Stress
Chi Zhang · Siyang Liu · Sheng Li · Yanfeng Ma 等10人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年5月
本文详细研究了共源共栅（Cascode）配置下耗尽型GaN器件在重复硬开关应力下的电参数退化。通过TCAD仿真与综合实验分析，揭示了两种不同的退化机制。研究证明，在较低漏源电压（Vds）硬开关条件下，热电子注入是导致器件性能退化的主要原因。
解读: GaN作为宽禁带半导体，在提升阳光电源户用光伏逆变器及小型化充电桩的功率密度和效率方面具有巨大潜力。本文揭示的Cascode结构GaN器件在硬开关下的退化机理，对公司研发团队在功率模块选型、驱动电路设计及开关频率优化方面具有重要的指导意义。建议在产品设计中，针对高频硬开关工况，优化驱动电压及缓冲电路...
半桥电路中GaN器件抑制误触发振荡的RC缓冲电路分析与设计
Analysis and Design of an RC Snubber Circuit to Suppress False Triggering Oscillation for GaN Devices in Half-Bridge Circuits
Jian Chen · Quanming Luo · Jian Huang · Qingqing He 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年3月
氮化镓（GaN）器件凭借低导通电阻和寄生参数优势被广泛应用，但易引发误触发振荡，导致过冲及电磁干扰。本文针对半桥电路中的GaN器件，分析了误触发振荡机理，并提出了一种RC缓冲电路设计方案，旨在提升系统运行的稳定性与可靠性。
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功率密度要求的不断提升，GaN等宽禁带半导体器件的应用成为技术演进的关键。该文献提出的RC缓冲电路设计方法，能有效解决GaN器件在高频开关过程中的寄生振荡问题，直接提升逆变器和DC-DC变换器的电磁兼容性（EMC）与开关可靠性。建议研发团队在下一代高频...
输出功率为5 W且在60 ℃老化下寿命超过20000小时的GaN基蓝色激光二极管
GaN-based blue laser diodes with output power of 5 W and lifetime over 20 000 h aged at 60 ℃
Lei Hu1Siyi Huang1Zhi Liu1Tengfeng Duan1Si Wu1Dan Wang1Hui Yang2Jun Wang3Jianping Liu4 · 半导体学报 · 2025年4月 · Vol.46
1995年和1996年，在实现p型掺杂、材料质量提升及高亮度GaN基LED突破后，GaN基激光二极管（LDs）的受激辐射与激射现象相继被报道。然而，其实现高输出功率、高电光转换效率及长寿命经历了较长时间。直至2019年，日亚公司报道了具备上述性能的蓝光LDs，推动了GaN基蓝色激光二极管在多个领域的广泛应用。
解读: 该高功率长寿命GaN基蓝色激光二极管技术对阳光电源功率器件应用具有重要参考价值。虽然研究聚焦激光二极管，但其GaN材料高温可靠性验证（60℃老化20000小时）和高功率密度设计理念可借鉴至功率电子领域。对于ST系列储能变流器和SG光伏逆变器中的GaN功率器件应用，该研究揭示的材料稳定性机制和热管理方...
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...
一种用于无线电能传输的具有横向氮化镓肖特基二极管的5.8-GHz高功率高效率整流电路
A 5.8-GHz High-Power and High-Efficiency Rectifier Circuit With Lateral GaN Schottky Diode for Wireless Power Transfer
Kui Dang · Jincheng Zhang · Hong Zhou · Sen Huang 等11人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年3月
本文提出了一种用于无线电能传输的5.8-GHz高功率、高效率整流电路，采用了低压化学气相沉积SiN钝化的横向氮化镓（GaN）肖特基势垒二极管（SBD）。该器件具有0.38V的低导通电压、4.5Ω的低导通电阻及0.32pF的低结电容，显著提升了高频整流性能。
解读: 该研究展示了GaN器件在高频整流应用中的优异性能，对阳光电源的业务具有前瞻性参考价值。虽然目前阳光电源的核心产品（如组串式逆变器、PowerTitan储能系统）主要基于SiC或IGBT技术，但随着未来功率密度要求的进一步提升，GaN技术在辅助电源、高频DC-DC变换器或小型化充电桩模块中具有潜在应用...
氮化镓功率器件芯片内并发老化预测与介质失效检测
On-Chip Concurrent Device Aging Prognosis and Dielectric Failure Detection for GaN Power Devices
Lixiong Du · Yuanqing Huang · D. Brian Ma · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年9月
尽管氮化镓（GaN）功率器件具有优异的性能，但其可靠性仍面临挑战。本文提出了一种片上状态监测（CM）方法，将器件老化预测与介质失效检测集成于统一电路平台。该方法利用器件关断特性，实现了对GaN器件健康状态的实时评估，为提升宽禁带器件在电力电子系统中的可靠性提供了有效手段。
解读: GaN器件作为宽禁带半导体的代表，在阳光电源的高功率密度户用逆变器及小型化充电桩产品中具有广阔应用前景。该研究提出的片上监测技术，能够有效解决GaN器件在长期运行中的可靠性痛点，通过实时老化预测与故障预警，可显著提升iSolarCloud平台的运维智能化水平。建议研发团队关注该片上集成电路设计，将其...
基于GaN的零电压开关无桥双SEPIC PFC整流器及其集成电感研究
GaN-Based ZVS Bridgeless Dual-SEPIC PFC Rectifier With Integrated Inductors
Yunfeng Liu · Xiaosheng Huang · Yi Dou · Ziwei Ouyang 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年10月
本文研究了一种基于氮化镓（GaN）器件的无桥双SEPIC功率因数校正（PFC）整流器。该拓扑实现了全输入电压范围内的零电压开关（ZVS）导通，适用于降压型AC-DC变换场景。文章详细分析了其工作原理及ZVS实现的理论基础。
解读: 该技术对阳光电源的户用光伏逆变器及电动汽车充电桩业务具有重要参考价值。随着功率密度要求的提升，GaN器件在AC-DC前端的应用成为趋势。该拓扑实现的ZVS特性有助于降低开关损耗，提升系统效率，特别是在户用逆变器的小型化设计及充电桩的高效整流模块中具有应用潜力。建议研发团队关注其集成电感设计带来的体积...
具有770 ION/IOFF比的p-GaN栅极HEMT在800°C下工作
p-GaN Gated HEMT With 770 ION/IOFF Ratio Operating at 800 °C
Ajay Kumar Visvkarma · Juan Nicolas Jimenez Gaona · Chan-Wen Chiu · Yixin Xiong 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年9月
本文开发了一种 p - 氮化镓（GaN）栅极高电子迁移率晶体管（HEMT），并在高达 800 °C 的温度下进行了电学测试。该器件在 800 °C 时展现出 80 mA/mm 的高导通态电流，同时具有 770 的高开/关电流比（ION/IOFF）。此外，该晶体管还在 800 °C 下进行了 60 分钟的热应力测试，在整个应力测试期间均表现出稳定的工作性能。良好的导通电流、开/关电流比和稳定性为基于氮化镓的高温电子学发展提供了一条有前景的途径。
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项p-GaN栅极HEMT在800°C极端高温下的突破性表现具有重要战略意义。该器件在极端温度下仍能保持80 mA/mm的高导通电流和770的开关比，为我们在光伏逆变器和储能系统中面临的散热挑战提供了全新解决思路。 在光伏逆变器应用场景中，功率器件通常是系统可靠性的瓶颈。...
一种基于氮化镓的低功耗高扇出能力混合逻辑电路
A GaN-Based Hybrid Logic Circuitry With Low Power Consumption and Enhanced Fan-Out Capability
Shaoyan Ma · Qimeng Jiang · Sen Huang · Xinhua Wang 等5人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2024年12月
提出了一种基于氮化镓（GaN）的混合逻辑电路结构，旨在缓解开关速度与静态功耗之间的权衡关系。该结构结合自举输出级与CMOS偏置级，在保持传统CMOS低静态功耗的同时显著提升驱动能力。基于商用p-GaN帽层GaN-on-Si平台制备了GaN n沟道与p沟道器件并提取模型。仿真结果表明，相较于传统CMOS电路，该混合逻辑电路具有更高的扇出能力、更强的电流输出能力、更快的转换速度和更小的芯片面积；在多级驱动电路中，传播延迟降低五倍而芯片面积未增加，为解决GaN p沟道器件低电流密度问题提供了有效途径，...
解读: 该GaN混合逻辑电路技术对阳光电源功率器件应用具有重要价值。其低功耗高扇出特性可直接应用于SG系列光伏逆变器和ST储能变流器的栅极驱动电路，解决GaN器件高速开关控制难题。传播延迟降低五倍的优势可提升1500V高压系统的开关频率，减小磁性元件体积，提高功率密度。该混合逻辑架构为阳光电源车载OBC和电...
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