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级联GaN HEMT短路失效的物理机理研究
Physical Understanding on Short-Circuit Failure for Cascode GaN HEMTs
Xuanting Song · Jun Wang · Gaoqiang Deng · Yongzhou Zou 等5人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年12月
短路耐受能力是开关电源中功率器件的重要指标。针对硅基和碳化硅MOSFET已有广泛研究，但对由硅MOSFET与耗尽型GaN HEMT（DHEMT）构成的级联GaN高电子迁移率晶体管，其短路失效机制尚不明确。本文通过实验与数值模拟相结合的方法，分别提取两种器件的电学特性，揭示级联结构在短路过程中的电热失效机制。结果表明，DHEMT承受的电热应力远高于硅MOSFET，更易发生热失效。进一步的热-力耦合仿真显示，异质结层间热膨胀系数差异引发的机械应力是导致DHEMT失效的根源。此外，分析了栅极控制机制对...
解读: 该级联GaN HEMT短路失效机理研究对阳光电源功率器件应用具有重要指导价值。研究揭示的DHEMT热应力集中和异质结热膨胀失配机制，可直接应用于ST系列储能变流器和SG光伏逆变器的GaN器件选型与保护设计。针对短路鲁棒性与导通电阻的折衷设计指导，有助于优化PowerTitan大型储能系统的功率模块热...
通过应力调控提升迁移率的氮极性GaN/AlGaN异质结构
Mobility-Enhanced Nitrogen-Polar GaN/AlGaN Heterostructure by Stress Modulation
Haotian Ma · Gaoqiang Deng · Shixu Yang · Yusen Wang 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年8月
氮极性（N 极性）GaN/AlGaN 异质结构在高频毫米波高电子迁移率晶体管（HEMT）的制造方面具有巨大潜力。然而，制备具有高二维电子气（2DEG）迁移率的 N 极性 GaN/AlGaN 异质结构仍然具有挑战性。在这项工作中，我们证明了外延异质结构的应力状态对调制 2DEG 迁移率起着关键作用。通过将高电阻 N 极性 GaN 模板的应力状态从拉伸应力转变为弱压缩应力，我们观察到室温下 2DEG 迁移率从 820 cm²/V·s 显著提高到 1420 cm²/V·s。重要的是，通过理论计算，我们...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项氮极性GaN/AlGaN异质结构的应用研究具有重要的战略价值。该技术通过应力调控将二维电子气迁移率提升至1730 cm²/V·s，为高频毫米波HEMT器件的性能突破奠定了基础，这与我们在光伏逆变器和储能系统中对高效功率转换的核心需求高度契合。 在光伏逆变器领域，高迁移...
负栅压关态下p-GaN HEMT重离子辐照硬度的实验研究
Experimental Study of Heavy Ion Irradiation Hardness for p-GaN HEMTs Under Off-State With Negative Gate Voltage
Xintong Xie · Shuxiang Sun · Jingyu Shen · Renkuan Liu 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年2月
本研究首次证明，关态时施加负栅极电压（<inline-formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"> <tex-math notation="LaTeX">${V} _{\text {GS}}$ </tex-math></inline-formula>）可提高 100 V 增强型 p 型氮化镓高电子迁移率晶体管（E - mode p - GaN H...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于p-GaN HEMT器件抗辐射加固技术的研究具有重要的战略参考价值。GaN基功率器件因其高频、高效、高功率密度特性，正逐步成为光伏逆变器和储能变流器等核心产品的关键技术方向。 该研究首次验证了在关断状态下施加负栅压可显著提升p-GaN HEMT的抗单粒子效应能力，...