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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...
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...
1.2-kV平面SiC MOSFET在重复UIS应力作用下阈值电压的演变
Evolution of threshold voltage in 1.2-kV planar SiC MOSFETs during repetitive UIS stressing
Chaobiao Lin · Ling Hong · Ding Wu · Na Ren 等5人 · Solid-State Electronics · 2025年1月 · Vol.227
本文对1.2-kV平面碳化硅（SiC）MOSFET进行了重复非钳位感性开关（UIS）应力实验，施加了不同的关断态栅极电压偏置（Vgs-off = 0 V/−5 V/−10 V），并观察了不同条件下导通电阻（Ron）和阈值电压（Vth）的演变情况。研究发现，在Vgs-off为−5 V和−10 V的条件下，Ron增大，Vth发生负向漂移。为探究Ron退化机制，开展了失效分析。扫描电子束观测结果证实，在UIS应力过程中，芯片上表面发生了铝（Al）熔融现象。关于Vth漂移，将器件所承受的重复UIS应力解...
解读: 该研究揭示SiC MOSFET在UIS应力下的阈值电压漂移机制，对阳光电源ST系列储能变流器和SG光伏逆变器的可靠性设计具有重要指导意义。研究发现负栅压会加剧热空穴注入导致阈值负漂，建议在PowerTitan等大功率储能系统中优化关断时栅极驱动策略，采用0V或小负压关断以延长SiC器件寿命。同时可结...
一种基于低温无压纳米铜烧结的高性能大功率双面冷却碳化硅功率模块
A Novel High-Performance, High-Power Double-Sided Cooling SiC Power Module Based on Low-Temperature Pressureless Nano-Cu Sintering
Haobin Chen · Haidong Yan · Chaohui Liu · Shuai Shi 等5人 · IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology · 2025年9月
由于纳米铜烧结膏成本低、具有优异的电学和热学性能、高可靠性以及抗电迁移能力，它被视为用于宽带隙半导体应用的下一代芯片互连材料。然而，目前尚无关于纳米铜烧结在高功率双面冷却（DSC）碳化硅（SiC）功率模块中应用的实验报告。本研究通过展示一种基于纳米铜烧结的新型高功率DSC碳化硅金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET）模块的设计、制造和性能，填补了这一空白。利用自制的铜膏和甲酸辅助低温无压铜烧结工艺，制造出了一款1200 V/600 A的DSC功率模块。在250°C的甲酸气氛中烧结...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，该纳米铜烧结技术在高功率双面冷却SiC功率模块上的应用具有重要战略价值。当前光伏逆变器和储能变流器正朝着高功率密度、高效率、高可靠性方向发展，SiC器件已成为我们新一代产品的核心器件，而封装技术的突破将直接影响系统级性能提升。 该技术的核心价值体现在三个维度：首先，功率密...