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氧等离子体与后退火辅助表面氧化实现高阈值电压E型p-GaN HEMTs
Oxygen plasma and post-annealing assisted surface oxidation for high- _V_ th E-mode _p_-GaN HEMTs
Mao Jia · Bin Hou · Ling Yang · Zhiqiang Xue 等5人 · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.126
本文提出了一种结合氧等离子体处理与后退火工艺的表面氧化方法，用于制备高阈值电压（_V_th）的增强型p-GaN栅高电子迁移率晶体管（E-mode _p_-GaN HEMTs）。通过氧等离子体在p-GaN表面形成可控的氧化层，再经氮气氛围下高温退火优化界面质量，有效提升了栅介质与p-GaN间的界面特性，增强了Mg受主激活。该方法实现了稳定的增强型工作特性，阈值电压高达2.9 V，并显著降低了栅泄漏电流。研究为高性能E-mode HEMT器件的可控制备提供了可行方案。
解读: 该高阈值电压E型p-GaN HEMT技术对阳光电源的功率变换产品具有重要应用价值。通过氧等离子体和退火工艺提升的2.9V阈值电压，可显著改善GaN器件的开关特性和可靠性，特别适合应用于ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的高频化设计。降低的栅极漏电流有助于提升系统效率，对车载OBC等对功率密度要求...
60Co γ辐照引起的p-GaN栅极AlGaN/GaN HEMT漏电机制
Gate leakage mechanisms caused by 60Co gamma irradiation on p-GaN gate AlGaN/GaN HEMTs
Danmei Lin · Xuefeng Zheng · Shaozhong Yue · Xiaohu Wang · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.127
研究了60Co γ射线辐照对p-GaN栅极AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMTs）栅极漏电特性的影响。实验结果表明，辐照后栅极漏电流显著增加，主要归因于γ光子诱导的位移损伤在p-GaN/AlGaN界面附近形成受主型缺陷，导致隧穿势垒降低和漏电路径增强。通过电容-电压与电流-电压特性分析，确认辐照诱发的缺陷能级位于禁带中下部，促进了Frenkel对的生成与载流子热发射过程。该工作揭示了p-GaN基HEMT在辐射环境下的可靠性退化机制。
解读: 该研究对阳光电源GaN器件应用的可靠性设计具有重要参考价值。研究揭示的γ辐照导致p-GaN栅极漏电增加的机理,可指导我们在SG系列光伏逆变器和ST系列储能变流器中GaN器件的防护设计。特别是对于航天级或核电站配套的特种变流设备,需要重点考虑辐照环境下GaN器件的栅极可靠性问题。建议在功率模块设计时采...
采用圆形电流限制器的构网型双馈感应发电机暂态稳定性分析
Transient Stability Analysis of Grid-Forming DFIG Equipped With Circular Current Limiter
Ling Zhan · Bin Hu · Liang Chen · Sen Zhang 等6人 · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2025年4月
在将圆形电流限制器应用于限制构网型双馈感应发电机（GFM - DFIG）中的过电流时，复杂的控制特性给暂态稳定性分析带来了挑战。本文建立了配备圆形电流限制器的GFM - DFIG的暂态模型，并研究了虚拟阻抗参数对暂态性能的影响。理论分析和实验验证表明，较小的虚拟阻抗可以提高限流式GFM - DFIG的故障穿越能力，并且与虚拟电感相比，虚拟电阻的不利影响更为显著。
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于构网型双馈风电机组（GFM-DFIG）圆形限流器的研究具有重要的技术借鉴价值。虽然研究对象是风电领域，但其核心技术逻辑与我司在光伏逆变器和储能变流器的构网型控制技术高度契合。 当前，阳光电源正大力推进构网型逆变器技术，以应对高比例新能源接入带来的电网稳定性挑战。该...
通过应力工程增强柔性AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管阵列的电学性能
Enhanced electrical properties of flexible AlGaN/GaN HEMT arrays via stress engineering
Xiu Zhang · Wei Ling · Junchen Liu · Hu Tao 等5人 · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.127
宽禁带半导体因其优异的电学与机械特性，在柔性电子器件中展现出巨大潜力。本文报道了通过深硅刻蚀和晶圆级衬底转移工艺制备的柔性AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）阵列。器件在_VGS_＝1 V时实现最高饱和漏极电流密度达166.5 mA/mm，在_VDS_＝5 V时峰值跨导为42.6 mS/mm，并表现出良好的抗机械变形能力。此外，在面内拉伸应变下，器件性能进一步提升，归因于应变诱导的压电极化调控AlGaN/GaN异质界面二维电子气密度。该结果凸显HEMT在下一代柔性电子，尤其是生物电子...
解读: 该柔性GaN HEMT技术对阳光电源功率器件应用具有前瞻价值。研究中应力工程调控二维电子气密度提升器件性能的机制，可为ST系列储能变流器和SG逆变器中GaN器件的封装应力优化提供理论指导，通过合理设计功率模块封装结构实现应变调控以提升开关特性。柔性HEMT阵列的抗机械变形能力对新能源汽车OBC和电机...
基于加速对偶上升的高比例光伏配电网协调电压控制
Accelerated Dual Ascent-Based Coordinated Voltage Control for PV-Rich Distribution Network
Yong Li · Xiren Zhang · Yanjian Peng · Can Wang 等6人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年9月
随着分布式光伏（PV）在配电网中的渗透率不断提高，时变的光伏发电可能会导致严重的电压问题。利用光伏逆变器的无功容量进行电压调节，为缓解传统无功补偿装置的局限性提供了一种可行的解决方案。本文针对高光伏渗透率的配电网，提出了一种基于在线加速对偶上升法（ADAM）的电压控制策略。首先，将电压控制问题表述为一个凸二次优化问题，在考虑电压和无功输出容量运行约束的条件下，维持光伏节点的电压在允许范围内。然后，提出采用ADAM以分布式方式求解该优化问题。通过在传统对偶上升法（DAM）中加入加速算法，所提方法能...
解读: 该加速对偶上升协调电压控制技术对阳光电源SG系列光伏逆变器的无功调节功能具有重要应用价值。研究提出的分布式凸优化求解方法可直接集成到逆变器的本地控制器中，通过快速响应算法实现多台逆变器间的协调无功调控，有效解决高比例光伏接入导致的电压越限问题。该技术可与阳光电源现有MPPT算法协同工作，在保证最大功...
一种物理信息辅助的深度强化学习方法用于大规模TSV阵列的信号与电源完整性优化
A Physics-Assisted Deep Reinforcement Learning Methodology for Signal and Power Integrity Optimization of Large-Scale TSV Arrays
Bingheng Li · Ling Zhang · Hanzhi Ma · Li Jiang 等6人 · IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology · 2025年5月
高带宽内存（HBM）中硅通孔（TSV）阵列的信号完整性（SI）和电源完整性（PI）优化对于提高系统可靠性至关重要。然而，以往的研究大多侧重于单独的 SI 或 PI 优化，尚未实现具有良好收敛性的 SI/PI 优化。基于 TSV 阵列 SI/PI 优化的物理机制，本文提出了一种新颖的物理辅助深度强化学习（DRL）方法。开发了一种分治策略来处理大规模 TSV 阵列。利用物理机制设计 DRL 方法的细节，从而将不同的优化场景（SI 优化、PI 优化和 SI/PI 协同优化）统一到一个单一的过程中，设计...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于物理辅助深度强化学习的硅通孔（TSV）阵列信号与电源完整性优化技术，对我们的高功率密度产品开发具有重要参考价值。 在光伏逆变器和储能变流器领域，功率半导体模块的集成度不断提升，多芯片封装和3D集成技术正成为提高功率密度的关键路径。该论文针对高带宽存储器中TSV阵列...
Miller电路与RC网络集成用于GaN器件的负压栅极驱动
Integration of Miller Circuit with RC Network for Negative-Voltage Gate Drive of GaN Devices
Jianing Liang · Yue Wu · Huyong Ling · Xueqiang Zhang 等6人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年7月
串扰问题是增加氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）损耗并降低开关速度的主要因素之一。在实际应用中，GaN栅极驱动器基于RC电路或密勒电路。然而，RC电路缺乏串扰吸收路径，难以抑制串扰电压。相反，尽管密勒电路有吸收路径，但低阻抗回路会导致开关速度降低。为继承这两种常用方法的优点并避免其缺点，本文提出了一种将无源密勒钳位电路与RC电路集成的方法。该集成通过带无源控制P沟道金属氧化物半导体场效应晶体管（PMOS）的RC延迟电路实现。带PMOS的RC延迟电路可调节密勒钳位电路的启动时间，因此，...
解读: 该GaN负压栅极驱动技术对阳光电源功率器件应用具有重要价值。在ST储能变流器和SG光伏逆变器中，GaN器件可实现更高开关频率和功率密度，但串扰导致的误开通风险制约其应用。该Miller-RC集成驱动方案通过抑制高dv/dt引起的栅源电压波动，可直接提升阳光电源GaN功率模块的可靠性。特别适用于车载O...
基于高质量超薄缓冲层的高射频性能增强型GaN-on-Si HEMT器件，输出功率达5.32 W/mm
High RF Performance E-Mode GaN-on-Si HEMTs With Pₒᵤₜ of 5.32 W/mm Using High-Quality Ultrathin Buffer
Jiale Du · Bin Hou · Ling Yang · Yachao Zhang 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年1月
在本文中，我们报道了一种在高质量超薄缓冲层上制备的高性能增强型氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT），该超薄缓冲层是通过在高电阻率（HR）硅衬底上采用两步渐变（TSG）过渡结构实现的。由于TSG过渡结构能够使位错迅速湮灭，该超薄缓冲层的总位错密度（TDD）低至<inline-formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"> <tex-math...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于硅基衬底的增强型GaN HEMT技术具有重要的战略价值。该技术通过创新的两步梯度过渡结构实现了超薄缓冲层的高质量外延生长，将位错密度降低至1.7×10⁹ cm⁻²，这为功率器件性能的突破奠定了基础。 在光伏逆变器和储能变流器领域，该技术展现的5.32 W/mm输出...
水下超临界CO2循环发电系统原型的性能分析
Performance analysis of a underwater power transcritical CO2 cycle system prototype
Zhi Ling · Xuan Wang · Hua Tian · Gequn Shu 等10人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.391
摘要 深海水下设备的能量系统是支撑其运行的核心要素，高能量密度、高安全性和稳定性是衡量该系统性能的关键指标。针对目前水下设备缺乏高度适应性二次循环系统的现状，本文构建了一套100 kW级回热再热型超临界CO2循环水下动力系统原型，并首次在模拟深海冷源（<2 °C）与微型反应堆热源（>500 °C）条件下，完成了从待机到发电全过程的性能测试。结果表明，该系统的实际循环热效率达到22.7%，发电功率为97.6 kW，在冷源温度±1 °C波动范围内均可稳定运行，且当海水温度突变时，系统流量波动仅为0....
解读: 该超临界CO2循环技术对阳光电源海上储能及电力电子系统具有重要借鉴价值。其22.7%循环效率和1MW/m³功率密度为海上风电储能系统(PowerTitan海上版)提供热管理优化思路。密闭自回流冷却技术可应用于ST系列PCS和SG大功率逆变器的液冷散热设计,提升功率密度。±1°C温度波动下0.725%...
通过层状C/Fe掺杂GaN缓冲层提升GaN HEMT的击穿电压和射频功率特性
Improved Breakdown Voltage and RF Power Characteristics of GaN HEMTs by Layered C/Fe-Doped GaN Buffer
Qian Yu · Meng Zhang · Ling Yang · Zou Xu 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年8月
本文提出了一种创新的层状氮化镓（GaN）缓冲层结构。该结构上层为低浓度碳（C）掺杂层，下层为铝镓氮/氮化镓（AlGaN/GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）中常用的铁（Fe）掺杂氮化镓缓冲层。在抑制铁掺杂拖尾效应的同时，氮化镓高电子迁移率晶体管的击穿电压从128 V提高到了174 V。由于铁掺杂拖尾效应得到抑制，晶体管的迁移率和跨导（<inline-formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http:...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于分层C/Fe掺杂GaN缓冲层的HEMT技术突破具有重要的战略价值。该技术通过创新的双层掺杂结构，将器件击穿电压从128V提升至174V，同时显著改善了跨导和载流子迁移率，这对我们在高功率密度逆变器和储能变流器领域的产品升级具有直接意义。 在光伏逆变器应用中，更高的...