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基于结的深台面终端用于千伏级垂直β-Ga2O3功率器件
Junction-based deep mesa termination for multi-kilovolt vertical β-Ga2O3 power devices
Jiangbin Wan · Hengyu Wang · Chi Zhang · Ce Wang · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.126
本文报道了一种基于结的深台面终端结构，用于提升千伏级以上垂直β-Ga2O3功率器件的击穿性能。通过精确控制台面刻蚀深度并结合p型掺杂层形成局部PN结，有效调制表面电场分布，抑制边缘击穿。实验结果表明，该终端结构显著提高了器件的击穿电压与可靠性，为高性能氧化镓功率器件的规模化应用提供了可行方案。
解读: 该β-Ga2O3功率器件终端技术对阳光电源具有前瞻性战略价值。深台面结终端结构实现的千伏级击穿电压和高可靠性，可为ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的下一代功率模块提供超越SiC的技术路径。Ga2O3的超宽禁带特性（4.8eV）和高临界击穿场强（8MV/cm）可显著降低导通损耗，提升1500V光...
浪涌条件下结温计算的分布式热源电热耦合模型
Electrothermal Coupling Model With Distributed Heat Sources for Junction Temperature Calculation During Surges
Jiupeng Wu · Na Ren · Kuang Sheng · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年10月
在高功率工况（如浪涌或雪崩）下，结温是导致功率器件失效的关键因素。由于直接测量结温困难，通常采用间接电学测量结合模型计算的方法。本文提出了一种分布式热源的电热耦合模型，旨在实现浪涌条件下功率器件结温的快速、准确计算，为提升电力电子系统的可靠性提供理论支撑。
解读: 该研究直接关系到阳光电源核心产品（如组串式/集中式光伏逆变器、PowerTitan/PowerStack储能系统）中功率模块的可靠性设计。在高功率密度设计趋势下，逆变器及PCS在极端工况（如电网故障、浪涌冲击）下的热应力分析至关重要。通过引入分布式热源电热耦合模型，研发团队可更精准地评估IGBT/S...
高功率密度功率模块的均匀高效嵌入式微流体冷却
Uniform and Efficient Embedded Microfluidic Cooling for High-Power-Density Power Modules
Weiyu Tang · Xiangbo Huang · Zhixin Chen · Kuang Sheng 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年10月
随着SiC功率模块功率密度的提升，传统封装在实现均匀高热通量散热方面面临挑战。本文开发了一种嵌入式微流体冷却SiC功率模块，通过集成微通道与纳米银烧结技术，实现了高效且均匀的散热，有效解决了高功率密度下的热管理瓶颈。
解读: 该技术对阳光电源的高功率密度产品线（如PowerTitan液冷储能系统及大功率组串式逆变器）具有重要参考价值。随着SiC器件在逆变器和PCS中的普及，散热已成为提升功率密度的核心瓶颈。嵌入式微流体冷却技术可显著降低结温波动，提升模块可靠性，助力阳光电源实现更紧凑的系统设计。建议研发团队关注该技术在下...
一种采用PWAM控制的双向三电平LLC谐振变换器
A Bidirectional Three-Level LLC Resonant Converter With PWAM Control
Tianyang Jiang · Junming Zhang · Xinke Wu · Kuang Sheng 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2016年3月
本文提出了一种结合脉宽与脉幅调制（PWAM）控制的双向三电平LLC谐振变换器。通过切换不同的控制信号，该变换器实现了三种不同电压增益的工作模式，从而在宽电压增益范围内保持高效运行，非常适用于对电压适应性要求较高的储能系统应用。
解读: 该技术对阳光电源的储能业务（如PowerTitan、PowerStack系列）具有极高的应用价值。随着储能系统对电池包电压范围要求日益宽泛，传统LLC拓扑在极端工况下效率下降明显。采用三电平拓扑结合PWAM控制，可有效降低开关管电压应力，提升变换器在宽电压范围下的功率密度与转换效率。建议研发团队评估...
一种具有自动正反向模式切换的双向LLC谐振变换器
A Bidirectional LLC Resonant Converter With Automatic Forward and Backward Mode Transition
Tianyang Jiang · Junming Zhang · Xinke Wu · Kuang Sheng 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2015年2月
本文提出了一种改进的双向LLC谐振拓扑及新型控制方案。该拓扑实现了全开关管软开关，相较于双有源桥（DAB）等传统隔离型双向DC-DC变换器，显著降低了反向能量损耗和关断损耗，大幅提升了转换效率。
解读: 该技术对阳光电源的储能系统（如PowerTitan、PowerStack）及电动汽车充电桩业务具有重要应用价值。LLC拓扑在宽电压范围下的高效率表现，能有效提升储能PCS的能量转换效率，降低系统散热压力。自动模式切换控制方案可简化双向能量流动的逻辑设计，提升系统响应速度。建议研发团队评估该拓扑在液冷...
考虑动态传输特性和Qgd的SiC MOSFET精确解析开通损耗模型
Accurate Analytical Switching-On Loss Model of SiC MOSFET Considering Dynamic Transfer Characteristic and Qgd
Zezheng Dong · Xinke Wu · Hongyi Xu · Na Ren 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年11月
碳化硅（SiC）器件助力电力电子设备实现小型化与高效化，但散热设计成为系统设计的关键。本文提出了一种基于数据手册参数的SiC MOSFET解析开通损耗模型，通过考虑动态传输特性和栅漏电荷（Qgd）的影响，实现了对功率损耗的精确评估，为优化散热设计及提升系统功率密度提供了理论支撑。
解读: 该研究对阳光电源的核心产品线具有极高价值。随着公司组串式逆变器和PowerTitan系列储能系统向高功率密度演进，SiC器件的应用日益广泛。该解析模型能显著提升研发阶段对SiC MOSFET损耗的预测精度，从而优化散热器选型与PCB布局，降低系统体积与成本。建议将该模型集成至iSolarCloud的...
一种LLC谐振变换器中串联功率器件的电压平衡方法
A Voltage Balancing Method for Series-Connected Power Devices in an LLC Resonant Converter
Jianjia Zhang · Shuai Shao · Yucen Li · Junming Zhang 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年4月
本文提出了一种针对LLC谐振变换器中串联功率器件的电压平衡方法。通过串联功率器件，LLC变换器可应用于高压场景。针对器件参数偏差和驱动延迟导致的电压不平衡问题，该方法利用辅助电路实现了有效的电压均衡。
解读: 该技术对阳光电源的储能系统（如PowerTitan、PowerStack）及大功率组串式/集中式逆变器具有重要参考价值。随着光伏和储能系统向更高直流侧电压（如1500V甚至更高）演进，功率器件的串联应用是提升系统功率密度和效率的关键路径。该电压平衡方法能有效解决高压串联带来的器件应力不均问题，提升系...
具有增强近结热容和先进冷却能力的扩展安全工作区IGBT模块
Safe-Operation-Area Extended IGBT Module With Enhanced Near-Junction Thermal Capacitance and Advanced Cooling for Transient High-Current Operation
Xiangbo Huang · Zhixin Chen · Weiyu Tang · Kuang Sheng 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2026年3月
随着可再生能源并网比例提升，并网变换器需具备类似同步发电机的过电流（OC）能力。本文提出了一种集成增强型近结热容（NJTC）与卓越冷却能力的功率模块。该模块采用铜块作为顶部互连，有效提升了瞬态高电流运行下的热管理性能，显著扩展了IGBT的安全工作区。
解读: 该技术对阳光电源的组串式逆变器及PowerTitan系列储能变流器（PCS）具有重要意义。在电网故障或弱电网环境下，逆变器需具备更强的过流耐受能力以实现低电压穿越（LVRT）或构网型（GFM）控制。通过引入增强型近结热容和先进冷却技术，可显著提升功率模块在瞬态冲击下的可靠性，降低因过流导致的器件失效...
基于多组双脉冲测试的GaN功率HEMT正向/反向导通动态导通电阻表征
Dynamic On-Resistance Characterization of GaN Power HEMTs Under Forward/Reverse Conduction Using Multigroup Double Pulse Test
Zonglun Xie · Xinke Wu · Zezheng Dong · Jiahui Sun 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年2月
在无桥PFC变换器和逆变器中，GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）在正向和反向导通模式下工作，其动态导通电阻（RON）表现可能存在差异。尽管正向导通下的动态RON研究已较为成熟，但反向导通模式下的动态RON仍需全面评估。本文提出了一种基于多组双脉冲测试的方法，用于表征GaN器件在两种导通模式下的动态RON行为。
解读: GaN器件作为宽禁带半导体，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重要应用潜力。该研究揭示了GaN在反向导通模式下的动态特性，对优化PFC电路及双向变换器的效率和可靠性设计至关重要。建议研发团队在开发下一代高频、高效率逆变器时，参考该测试方法评估GaN器件在复杂工况下的损耗，以提升...
通过增加等离子体扩展层提高SiC MPS二极管的浪涌电流能力
Improving Surge Current Capability of SiC Merged PiN Schottky Diode by Adding Plasma Spreading Layers
Na Ren · Jiupeng Wu · Li Liu · Kuang Sheng · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年11月
本文提出了一种在碳化硅（SiC）MPS二极管中引入等离子体扩展层（PSL）的新型结构设计。与传统MPS二极管中孤立的P+岛设计不同，该结构通过P+等离子体扩展层连接P+岛，有效促进了双极电流的扩展，从而显著提升了器件的浪涌电流承受能力。
解读: 该研究直接针对SiC功率器件的核心痛点——浪涌电流能力，这对阳光电源的高功率密度光伏逆变器和储能变流器（PCS）至关重要。在PowerTitan等储能系统及组串式逆变器中，SiC器件常面临电网侧故障带来的浪涌冲击。采用具备PSL结构的SiC MPS二极管，可提升系统在极端工况下的可靠性，降低对过流保...
一种基于主动钳位的电压源变换器串联功率器件电压均衡方法
A Voltage Balancing Method for Series-Connected Power Devices Based on Active Clamping in Voltage Source Converters
Zhi Gao · Shuai Shao · Wentao Cui · Junming Zhang 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年9月
本文提出了一种用于电压源变换器（VSC）中串联功率器件的电压均衡技术。每个主功率器件配备一个由电容和辅助开关组成的主动钳位模块（ACM）。ACM能够钳位主功率器件电压，通过平衡ACM电容电压实现串联器件间的均压。
解读: 该技术对于阳光电源的高压大功率产品线（如集中式光伏逆变器、PowerTitan系列储能系统）具有重要参考价值。在追求更高直流母线电压以提升系统效率和功率密度的背景下，串联功率器件是实现高压输出的关键。该主动钳位方案可有效解决串联器件间的动态均压难题，提升系统在高压工况下的可靠性。建议研发团队评估该方...
双有源桥DC-DC变换器最小无功功率的最优移相控制
Optimal Phase-Shift Control to Minimize Reactive Power for a Dual Active Bridge DC–DC Converter
Shuai Shao · Mingming Jiang · Weiwen Ye · Yucen Li 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年10月
在双有源桥（DAB）DC-DC变换器中，通过调节移相角可以抑制无功功率，从而在非单位电压增益条件下提高转换效率。由于DAB在不同工作场景（正/反向、降压/升压）及多种工作模式下存在复杂性，推导实现最小无功功率的最优移相控制策略具有挑战性。
解读: DAB变换器是阳光电源储能系统（如PowerTitan、PowerStack系列）及直流耦合光储一体化方案中的核心拓扑。该文献提出的最小无功功率移相控制策略，能有效降低变换器在宽电压范围下的循环电流，减少开关损耗和导通损耗。对于阳光电源而言，应用此算法可显著提升储能变流器（PCS）在电池电压波动时的...
一种在高功率电压源变换器中利用有源钳位模块降低串联SiC MOSFET电压纹波的控制策略
A Control Strategy for Reducing Voltage Ripples in Series-Connected SiC MOSFETs Using Active Clamping Modules in High Power VSCs
Zhi Gao · Shuai Shao · Wentao Cui · Yue Wu 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年10月
本文提出利用有源钳位模块（ACM）平衡电压源变换器（VSC）中串联SiC MOSFET的电压。在高功率条件下，ACM电容会产生超过SiC MOSFET额定电压的较大纹波。文章分析了VSC中的充电机制，指出该纹波主要由过充引起，并提出了相应的抑制策略。
解读: 该技术对阳光电源的高功率密度产品线（如大功率组串式逆变器、PowerTitan储能变流器）具有重要参考价值。随着SiC器件在光储系统中的普及，在高压直流母线应用中，器件串联技术是提升系统电压等级、降低电流损耗的关键。本文提出的有源钳位控制策略能有效解决串联器件的电压不均及纹波过大问题，有助于提升阳光...
基于双脉冲和多脉冲的GaN功率器件硬开关与软开关条件下动态导通电阻测试与评估
Dynamic on-State Resistance Test and Evaluation of GaN Power Devices Under Hard- and Soft-Switching Conditions by Double and Multiple Pulses
Rui Li · Xinke Wu · Shu Yang · Kuang Sheng · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年2月
本文针对GaN器件在转换器中的动态导通电阻（RDSON）行为进行了研究。鉴于零电压开关（ZVS）技术在高频功率转换中的广泛应用，研究构建了一个集成硬开关与软开关测试电路的动态RDSON测试平台，并对比评估了两种商用GaN器件在不同开关条件下的性能表现。
解读: 随着阳光电源在户用光伏逆变器及小型化储能PCS中对高功率密度和高效率的需求日益增长，GaN器件的应用成为提升产品竞争力的关键。本文提出的动态RDSON测试方法对于评估GaN器件在实际高频开关工况下的损耗特性具有重要参考价值。建议研发团队在下一代高频化、小型化逆变器及充电桩产品设计中，引入此类动态测试...
无电流崩塌且具有快速反向恢复性能的垂直结构GaN-on-GaN肖特基势垒二极管
Current-Collapse-Free and Fast Reverse Recovery Performance in Vertical GaN-on-GaN Schottky Barrier Diode
Shaowen Han · Shu Yang · Rui Li · Xinke Wu 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年6月
随着自支撑GaN衬底的出现，垂直结构GaN-on-GaN功率器件得到快速发展。本文通过双脉冲测试，评估了新型垂直结构GaN-on-GaN肖特基势垒二极管（SBD）的动态导通电阻（RON）和反向恢复性能。研究表明，该器件具有极快的反向恢复特性，且RON·Qrr品质因数较低，展现了在高效功率转换应用中的巨大潜力。
解读: 该技术对阳光电源的下一代高功率密度产品具有重要意义。垂直结构GaN器件相比横向GaN，在耐压能力和散热性能上更具优势，非常契合阳光电源在户用光伏逆变器及小型化储能PCS（如PowerStack系列）中对高频化、高效率的需求。建议研发团队关注该器件在提升开关频率、减小磁性元件体积方面的应用潜力，特别是...
集成式液冷碳化硅功率模块多物理场建模研究
Comprehensive Multiphysics Modeling of Integrated Liquid-Cooled SiC Power Modules
Chenda Zhang · Weiyu Tang · Xiangbo Huang · Zan Wu 等5人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年12月 · Vol.14
本文建立了集成液冷SiC功率模块的多物理场耦合模型，并通过热实验验证（误差<4%），提升了电-热耦合、非等温流体及热膨胀模拟可靠性；揭示了2 MHz高频下DBC铜层涡流损耗达48.5 W，致芯片结温升高4.3°C，且涡流损耗随频率呈先增后减趋势。
解读: 该研究直接支撑阳光电源组串式逆变器（如SG225HX）、ST系列储能PCS及PowerTitan系统中高功率密度SiC功率模块的热设计与高频电磁优化。液冷+嵌入式散热结构可提升ST 3.0/PowerTitan在高过载工况下的可靠性；涡流与结温量化模型有助于优化PCB布局与DBC层设计，降低SiC器...
功率半导体器件寿命试验的统计分析与寿命预测
Statistical Analysis of Power Semiconductor Devices Lifetime Test and Lifetime Prediction
Xia Zhou · Zhicheng Xin · Zan Wu · Kuang Sheng · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年11月
功率半导体器件是电力电子系统的核心部件，也是最脆弱的部分。本文收集了2010年以来硅（Si）和碳化硅（SiC）功率半导体器件的功率循环试验（PCT）数据，分析了不同封装技术、测试方法、产品类型及制造商等因素对器件寿命的影响。将功率半导体模块分为三类：采用铝线键合和焊料的常规模块、单一改进型（焊料或键合线改进）和双重改进型（焊料与键合线均改进）模块，并分别拟合其寿命模型。结果表明，所拟合的寿命预测公式具有较高精度，预测寿命与实验数据的平均比值为1.4–2.8倍。
解读: 该功率半导体寿命预测技术对阳光电源全产品线具有重要价值。针对ST储能变流器和SG光伏逆变器，可基于不同封装技术（常规/单一改进/双重改进）的寿命模型，优化SiC/Si IGBT模块选型，提升系统25年全生命周期可靠性。对电动汽车OBC和电机驱动产品，功率循环试验数据可指导SiC器件在高温高频工况下的...
面向芯片级热流密度超过1000 W/cm²的高功率密度碳化硅功率模块的集成热管理
Integrated Thermal Management for a High-Power-Density Silicon Carbide Power Module With Die-Level Heat Flux Over 1000 W/cm²
Weiyu Tang · Xiangbo Huang · Zhixin Chen · Kuang Sheng 等5人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年12月
随着碳化硅（SiC）器件持续微型化，芯片级热流密度已达1 kW/cm²，高效的热管理对功率电子器件的载流能力与可靠性至关重要。本文提出一种集冷却策略，结合低热阻封装（纳米银烧结直连散热器）与集成对流冷却结构（歧管微通道，MMCs）。经数值优化后制备三种SiC模块原型，最终设计在2.16 L/min流量下实现9.85 mm²·kW⁻¹的超低热阻，成功散出超过1000 W/cm²热流密度（总功耗1500 W），体积紧凑（约30 cm³）。相比传统液冷模块，微通道冷却热阻和泵功分别降低80%和83%。...
解读: 该集成热管理技术对阳光电源高功率密度产品具有重要应用价值。针对ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统，纳米银烧结+歧管微通道方案可将SiC模块热阻降低80%，支撑更高开关频率和电流密度，有效提升系统功率密度和可靠性。对于SG系列1500V光伏逆变器，该技术可在紧凑空间内实现超1000 ...
高功率密度功率模块的均匀高效嵌入式微流道冷却
Uniform and Efficient Embedded Microfluidic Cooling for High-Power-Density Power Modules
Weiyu Tang · Xiangbo Huang · Zhixin Chen · Kuang Sheng 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年6月
碳化硅（SiC）功率模块功率密度的不断增加给实现均匀的高热通量热管理带来了重大挑战，而这往往受限于传统封装。为解决这一问题，本文开发了一种嵌入式微流体冷却碳化硅功率模块，将嵌入式微通道与纳米银烧结相结合，以实现高效且均匀的冷却。利用皮秒激光蚀刻技术，在直接键合铜基板的芯片下方直接加工出微通道，并在基板中集成了交叉双层歧管，以促进大面积液体分配。首先使用碳化硅热测试芯片（SiC TTC）验证了所提出设计的热性能和温度均匀性。结果表明，该设计的结到流体的热阻超低，仅为0.064 K/W，性能系数大于...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项嵌入式微流道冷却技术为我们在高功率密度产品开发上提供了重要的技术突破方向。当前，我们的光伏逆变器和储能变流器正朝着更高功率密度和更紧凑设计演进，SiC功率模块的散热问题已成为制约产品性能提升的关键瓶颈。 该技术的核心价值体现在三个维度：首先，0.064 K/W的超低热...
电场调控与RESURF-台面结构侧壁漏电流抑制实现高性能Ga₂O₃功率器件
Electric Field Management and Sidewall Leakage Current Suppression of RESURF-mesa for High-Performance Ga2O3 Power Devices
Jiangbin Wan · Hengyu Wang · Haoyuan Cheng · Ce Wang 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年8月
本研究展示了具有低表面电场台面（RESURF - 台面）结构的高性能垂直β - Ga₂O₃整流器。这种RESURF - 台面设计采用非自对准蚀刻工艺形成深度为5μm的台面，利用5μm厚的SiO₂层和120nm的p型氧化镍（NiO），在氩氧流量比为20:1的条件下对侧壁进行封装。技术计算机辅助设计（TCAD）模拟证实，通过优化NiO厚度可降低表面电场。因此，采用120nm NiO的RESURF - 台面肖特基势垒二极管（SBD）的击穿电压（BV）为2600V，而RESURF - 台面异质结二极管（...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于氧化镓（Ga₂O₃）的RESURF-mesa结构功率器件技术具有显著的战略价值。该研究实现了击穿电压超3000V、比导通电阻仅4.1mΩ·cm²的性能指标，功率品质因数达到2.2GW/cm²，代表了超宽禁带半导体功率器件的重要突破。 对于阳光电源的核心业务而言，这...
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