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共源共栅GaN HEMT在非钳位感性开关下的鲁棒性
Robustness of Cascode GaN HEMTs in Unclamped Inductive Switching
Qihao Song · Ruizhe Zhang · Joseph Kozak · Jingcun Liu 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年4月
浪涌能量鲁棒性对汽车动力总成和电网等应用至关重要。与Si和SiC MOSFET不同，GaN HEMT缺乏雪崩能力，主要依靠过压能力承受浪涌能量。本文对共源共栅GaN HEMT在非钳位感性开关（UIS）条件下的浪涌能量鲁棒性进行了全面研究。
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高效率的需求日益增长，GaN器件的应用潜力巨大。本文针对GaN HEMT在UIS条件下的鲁棒性研究，为阳光电源在设计高频、紧凑型功率变换模块时提供了关键的可靠性评估依据。建议研发团队在引入GaN器件时，重点关注其过压耐受特性，并优化驱动电...
P-Gate GaN HEMT的浪涌能量与过压耐受性
Surge-Energy and Overvoltage Ruggedness of P-Gate GaN HEMTs
Ruizhe Zhang · Joseph P. Kozak · Ming Xiao · Jingcun Liu 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年12月
功率器件安全承受浪涌能量的能力是其核心可靠性指标。本文深入探讨了缺乏雪崩能力的GaN HEMT在浪涌能量下的物理过程，揭示了P-Gate GaN HEMT的失效机制，为提升宽禁带器件在严苛工况下的应用可靠性提供了理论支撑。
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要求的提升，GaN器件的应用前景广阔。本文研究的P-Gate GaN HEMT浪涌耐受性直接关系到逆变器在电网电压波动或雷击浪涌下的生存能力。建议研发团队参考该失效机制，在产品设计中优化驱动电路与保护策略，以应对GaN器件在极端工况下的脆弱性...
氮化镓功率器件的稳定性、可靠性与鲁棒性综述
Stability, Reliability, and Robustness of GaN Power Devices: A Review
Joseph Peter Kozak · Ruizhe Zhang · Matthew Porter · Qihao Song 等9人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年7月
氮化镓（GaN）器件在提升电力电子设备的效率、频率及功率密度方面具有革命性意义。然而，其材料特性、器件架构及物理机制与硅（Si）和碳化硅（SiC）存在显著差异，导致了独特的稳定性、可靠性及鲁棒性挑战。本文系统梳理了GaN器件面临的关键技术瓶颈与失效机理。
解读: GaN器件是实现阳光电源下一代高频、高功率密度逆变器及充电桩产品的关键技术路径。随着户用光伏逆变器和电动汽车充电桩向轻量化、小型化发展，GaN的应用能显著降低开关损耗并提升系统效率。建议研发团队重点关注GaN在高温、高压环境下的长期可靠性评估，特别是针对iSolarCloud平台下的运行数据进行失效...
基于米勒平台持续时间的IGBT原位状态监测
In situ Condition Monitoring of IGBTs Based on the Miller Plateau Duration
Jingcun Liu · Guogang Zhang · Qian Chen · Lu Qi 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年1月
IGBT的老化前兆识别对于实现在线状态监测及剩余寿命评估至关重要。本文提出利用IGBT开通瞬态过程中的米勒平台持续时间作为一种在线监测前兆，用于指示两种主要的失效模式，为电力电子系统的可靠性评估提供了新的原位监测手段。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线（组串式/集中式逆变器、PowerTitan/PowerStack储能变流器）具有极高的应用价值。IGBT作为功率变换的核心器件，其可靠性直接决定了产品的全生命周期运维成本。通过监测米勒平台持续时间实现IGBT老化状态的在线预警，可显著提升iSolarCloud平台的智能...
垂直结构氮化镓鳍式结型场效应管
Fin JFET）短路鲁棒性的突破
Ruizhe Zhang · Jingcun Liu · Qiang Li · Subhash Pidaparthi 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年6月
当前商用氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）短路鲁棒性不足，在400V总线电压下短路耐受时间通常小于1μs，远低于汽车动力总成要求的10μs以上。本文展示了一种垂直结构GaN Fin JFET，通过器件结构创新显著提升了短路耐受能力，为GaN器件在高性能电力电子系统中的应用提供了新路径。
解读: 该研究针对GaN器件短路耐受力弱这一行业痛点，提出了垂直结构GaN Fin JFET方案。对于阳光电源而言，该技术若实现商业化，将极大提升公司在电动汽车充电桩及高功率密度光伏逆变器中的竞争力。特别是在户用光伏逆变器和充电桩产品线中，利用高鲁棒性的GaN器件可进一步减小磁性元件体积，提升整机效率与可靠...
具有超过60A浪涌电流能力的封装型氧化镓肖特基整流器
Packaged Ga2O3 Schottky Rectifiers With Over 60-A Surge Current Capability
Ming Xiao · Boyan Wang · Jingcun Liu · Ruizhe Zhang 等11人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年8月
超宽禁带氧化镓（Ga2O3）器件在电力电子领域展现出巨大潜力，但其低热导率引发了对其电热鲁棒性的担忧。本文首次展示了采用底部冷却和双面冷却封装的大面积Ga2O3肖特基势垒二极管（SBD），并验证了其在浪涌电流条件下的电热性能。
解读: 氧化镓作为下一代超宽禁带半导体，其高击穿电场特性有望进一步提升光伏逆变器和储能变流器（PCS）的功率密度与效率。目前阳光电源在SiC器件应用上已处于行业领先地位，该研究关注的Ga2O3热管理与封装技术，对未来开发更高功率密度的PowerTitan储能系统及组串式逆变器具有前瞻性参考价值。建议研发团队...
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...
通过栅极驱动设计调节垂直GaN JFET的雪崩路径
Tuning Avalanche Path in Vertical GaN JFETs By Gate Driver Design
Jingcun Liu · Ruizhe Zhang · Ming Xiao · Subhash Pidaparthi 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年5月
1.2kV垂直氮化镓（GaN）鳍式沟道结型场效应晶体管（JFET）是极具潜力的功率器件，其导通电阻低于同规格SiC MOSFET。本文研究了垂直GaN JFET的雪崩能力，并提出通过栅极驱动设计来优化其雪崩路径，以提升器件在电力电子应用中的鲁棒性。
解读: 作为全球领先的光伏和储能供应商，阳光电源在追求更高功率密度和效率的过程中，对宽禁带半导体技术高度关注。1.2kV垂直GaN JFET在耐压和导通电阻上的优势，使其在未来高压组串式逆变器及小型化储能PCS中具有应用潜力。该研究提出的栅极驱动优化方案，能够有效提升GaN器件在复杂工况下的雪崩耐受力，这对...
1.2–10 kV SiC MOSFET的第三象限导通损耗：栅极偏置控制的影响
Third Quadrant Conduction Loss of 1.2–10 kV SiC MOSFETs: Impact of Gate Bias Control
Ruizhe Zhang · Xiang Lin · Jingcun Liu · Slavko Mocevic 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年2月
本文探讨了功率MOSFET在第三象限导通时，栅极偏置（VG）对MOS沟道与体二极管电流分配的影响。研究表明，对于1.2 kV SiC平面MOSFET，施加高于阈值电压的正向栅极偏置可实现双通道并联导通，从而有效降低第三象限压降及导通损耗。
解读: 该研究对阳光电源的高效能电力电子产品至关重要。在组串式光伏逆变器及PowerTitan/PowerStack储能系统中，SiC MOSFET的第三象限导通特性直接影响双向DC-DC变换器及逆变器的效率。通过优化栅极驱动策略（如动态调整VG），可显著降低死区时间内的导通损耗，提升系统整体转换效率。建议...
1.2kV垂直结构氮化镓
GaN）p-n二极管的浪涌电流与雪崩耐受能力
Jingcun Liu · Ruizhe Zhang · Ming Xiao · Subhash Pidaparthi 等9人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年10月
本文报道了基于100mm氮化镓衬底制造的业界首款1.2kV级垂直结构GaN p-n二极管的雪崩与浪涌电流耐受性。该器件面积为1.39mm²，击穿电压达1589V，在非钳位感性开关测试中表现出7.6J/cm²的临界雪崩能量密度，并具备优异的浪涌电流耐受能力。
解读: 随着阳光电源在光伏逆变器和储能PCS领域对高功率密度和高效率的追求，1.2kV垂直GaN器件的成熟具有重要意义。相比SiC，GaN在更高频率下具备更低的开关损耗，该研究验证了其在极端工况（雪崩与浪涌）下的可靠性，为未来在户用光伏逆变器及小型化储能模块中替代SiC器件提供了技术储备。建议研发团队关注其...