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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...
用于高功率密度单相逆变器的瞬时脉冲功率补偿器
Instantaneous Pulse Power Compensator for High-Density Single-Phase Inverters
Xiaofeng Lyu · Na Ren · Dong Cao · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年11月
本文提出了一种瞬时脉冲功率补偿器（IPPC）方法，用于实现单相逆变器应用中的功率脉动解耦。通过在传统直流母线电容串联一个小电容，并利用脉冲电流控制该电容电压，从而抵消直流母线电压纹波。该方法有效解决了单相系统二次谐波功率波动问题，有助于提升功率密度。
解读: 该技术对于阳光电源的户用光伏逆变器（Residential Inverters）产品线具有显著的优化价值。单相户用逆变器受限于二次谐波功率波动，通常需要大容量电解电容，这限制了功率密度并影响了寿命。引入IPPC技术可以显著减小直流母线电容体积，从而提升整机功率密度，并可能通过减少电解电容的使用提升产...
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...
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...
用于高温功率模块的接枝硅橡胶纳米复合材料界面电树抗性封装绝缘设计
Design of Interfacial Electrical Tree-Resistant Packaging Insulation Using Grafted Silicone Elastomer Nanocomposites for High-Temperature Power Modules
Qilong Wang · Xiangrong Chen · Ashish Paramane · Junye Li 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年5月
针对功率模块中封装绝缘层与陶瓷基板界面处因三相点高电场引发的界面电树（IET）问题，本文提出了一种低含量POSS接枝硅橡胶纳米复合材料。该材料能有效抑制电树生长，提升了高温功率模块的绝缘可靠性。
解读: 该研究直接针对高功率密度、高温工况下的功率模块封装可靠性，对阳光电源的核心产品线具有重要价值。在光伏组串式逆变器及PowerTitan系列储能PCS中，功率模块是核心组件，随着SiC等宽禁带半导体应用普及，模块运行温度升高，界面绝缘失效风险增加。该技术方案可提升模块在极端环境下的长效运行能力，建议研...
基于β-Ga₂O₃的热中子探测器演示
Demonstration of β-Ga2O3-Based Thermal Neutron Detector
Xiangdong Meng · Xinyi Pei · Yuncheng Han · Na Sun 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年2月
利用超宽带隙半导体（如氧化镓（Ga₂O₃）和金刚石）的紧凑型、高精度、耐用型热中子探测器，在恶劣环境下对核反应堆进行安全、长期的堆芯附近监测方面具有巨大潜力。然而，实现低器件漏电流和高效中子探测仍然是一项重大挑战。在这项工作中，我们展示了首个基于大面积（9平方毫米）p - NiO/β - Ga₂O₃异质结二极管的热中子探测器。该器件的界面陷阱密度较低，这通过轻微的电容 - 频率色散和低1/f噪声等效功率得以证明，从而实现了超低漏电流（在 - 200 V时为10⁻⁸ A）。因此，它对α粒子（5.4...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于β-Ga2O3的热中子探测器技术虽然聚焦于核辐射监测领域，但其底层的超宽禁带半导体材料技术与我们在功率电子器件领域的发展方向存在重要关联性。 β-Ga2O3作为新一代超宽禁带半导体材料，其禁带宽度达4.8eV，远超碳化硅（3.3eV）和氮化镓（3.4eV）。论文展...
在10⁷ ions/cm²注量和82.1 MeV⋅cm²/mg LET环境下抗辐照的1.4-kV β-Ga₂O₃异质结势垒肖特基二极管
1.4-kV Irradiation-Hardened β-Ga₂O₃ Heterojunction Barrier Schottky Diode Under 10⁷ ions/cm² Fluence and 82.1 MeV⋅cm²/mg LET Environments
Na Sun · Zhengliang Zhang · Feng Zhou · Tianqi Wang 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年5月
空间环境中重离子辐照引发的单粒子烧毁（SEB）对航空航天电力电子器件构成了重大威胁。本研究展示了具有卓越单粒子烧毁能力的抗辐照 $\beta $ -Ga₂O₃异质结势垒肖特基（HJBS）二极管。该器件设计采用了由 p 型氧化镍（NiO）填充的微米级深沟槽以及高介电常数钛酸钡（BaTiO₃）场板（FP）边缘终端结构。这种架构在单粒子辐照期间，通过具有低欧姆接触电阻的嵌入式沟槽 Ni/p - NiO 有效地提取辐射诱导的正电荷（空穴），通过精心设计的电荷泄放路径显著减轻了电荷聚集，同时最大限度地减少...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项1.4kV抗辐照β-Ga₂O₃异质结势垒肖特基二极管技术具有重要的战略参考价值，但其应用场景与公司当前主营业务存在显著差异。 该技术的核心突破在于解决航天环境下重离子辐照引发的单粒子烧毁问题，通过深沟槽p型NiO填充和高介电常数BaTiO3场板设计，实现了超过1.4k...
采用MeV级JFET注入和高效终端结构的高性能10-kV额定175-mΩ 4H-SiC MOSFET
High-Performance 10-kV-Rated, 175-mΩ 4H-SiC MOSFETs With MeV JFET Implantation and Efficient Termination
Lingxu Kong · Sizhe Chen · Na Ren · Manyi Ji 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年6月
本文介绍了高性能 10 kV 额定、175 mΩ 4H - SiC 金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET）的成功研发。该器件的结型场效应晶体管（JFET）设计宽度为 0.8 - 1.2 μm，有源区面积为 0.67 cm²，芯片尺寸为 1 cm²。该器件采用了总长度为 350 μm 的三区结终端扩展（3 - JTE）结构，展现出超过 12 kV 的卓越阻断性能。高压碳化硅（SiC）MOSFET 设计中的一个关键挑战是平衡缩小 JFET 宽度（$W_{JFET}$）——这对于降低...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项10kV级SiC MOSFET技术突破具有重要的战略价值。该器件实现了175mΩ的超低导通电阻和12kV以上的阻断性能，这对我们在光伏逆变器和储能系统中追求更高功率密度和效率的目标高度契合。 在光伏逆变器应用中，10kV级器件可支持更高的直流母线电压（如1500V系统...
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8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...