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900-V硅基与碳化硅MOSFET单粒子烧毁性能在14-MeV中子辐照下的比较
Comparison of 14-MeV Neutron-Induced Damage in Si and SiC Power MOSFETs
Chao Peng · Hong Zhang · Zhangang Zhang · Teng Ma 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年7月
利用14 MeV中子辐照对900 V硅（Si）和碳化硅（SiC）MOSFET的单粒子烧毁（SEB）性能进行了比较。当Si MOSFET偏置在额定电压的83%时观察到了SEB现象，而SiC MOSFET偏置在额定电压的94%时未发生SEB。对于900 V级功率MOSFET，平面SiC器件似乎比Si平面超结器件具有更强的抗SEB能力。获得了14 MeV中子核反应在Si和SiC器件中产生的次级离子的线性能量转移（LET）值和射程。在SiC器件中，14 MeV中子诱发的次级离子的最大LET值可达9.85...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于14-MeV中子辐照下Si与SiC功率MOSFET单粒子烧毁（SEB）性能对比的研究具有重要的战略参考价值。 在光伏逆变器和储能系统的核心功率模块中，MOSFET器件的可靠性直接影响系统的长期稳定运行。研究表明，在900V等级的功率器件中，SiC MOSFET在9...
硅功率二极管中子诱发单粒子烧毁的观测与分析
Observation and Analysis of Neutron-Induced Single-Event Burnout in Silicon Power Diodes
Tomoyuki Shoji · Shuichi Nishida · Kimimori Hamada · Hiroshi Tadano · IEEE Transactions on Power Electronics · 2015年5月
本文利用切片观察技术研究了硅功率二极管中子诱发的单粒子烧毁（SEB）现象，揭示了环形微孔的形成机制。通过热扩散方程推导了SEB过程中局部温升的解析公式，证实了损伤区域的轴对称性源于各向同性的热扩散，为功率器件在极端环境下的可靠性评估提供了理论依据。
解读: 功率器件的可靠性是阳光电源逆变器及储能系统（如PowerTitan、ST系列PCS）的核心竞争力。SEB现象在户外高海拔或极端环境下对硅基功率器件构成潜在威胁。本文提出的热扩散分析方法及损伤观测技术，可指导阳光电源研发团队在器件选型、功率模块封装设计及散热优化中，更精准地评估器件在辐射环境下的鲁棒性...
重离子辐照导致碳化硅二极管性能退化及灾难性烧毁机制研究
Investigation of heavy-ion induced degradation and catastrophic burnout mechanism in SiC diode
Hong Zhang · Chao Penga · Teng Maa · Zhan-Gang Zhang 等7人 · Solid-State Electronics · 2025年11月 · Vol.229
采用205 MeV的Ge离子和283 MeV的I离子辐照实验与模拟方法，分析了碳化硅（SiC）二极管的单粒子漏电电流（SELC）及单粒子烧毁（SEB）机制。在两种选定重离子辐照条件下，伴随SEB现象的发生，产生了安培量级的脉冲电流。微观分析发现，SEB损伤区域覆盖阳极金属、外延层和衬底，导致器件正向和反向电学特性的破坏。当器件在200 V和300 V反向偏压下经受205 MeV Ge离子、注量为5 × 10^6 n·cm^−2的辐照后，其击穿电压分别退化了70%和82%。SELC器件的阳极接触处...
解读: 该SiC二极管重离子辐照失效机理研究对阳光电源功率器件可靠性设计具有重要参考价值。研究揭示的单粒子烧毁(SEB)机制和阳极接触失效模式,可指导ST系列储能变流器、SG光伏逆变器及电动汽车驱动系统中SiC器件的热管理优化和抗辐照加固设计。特别是阳极金属-外延层界面的温度应力分析,可用于改进三电平拓扑中...
SiC功率MOSFET中单粒子烧毁的热动力学
Thermal Dynamic of Single-Event Burnout in SiC Power MOSFETs
Yiping Xiao · Chaoming Liu · Leshan Qiu · Mingzheng Wang 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年11月
单粒子烧毁（SEB）在碳化硅（SiC）金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）应用于航空航天环境时对其构成了重大威胁，通过离子诱发的热失控效应导致器件永久性功能失效以及系统层面的风险。然而，目前对于详细的热响应过程和触发机制仍缺乏充分的了解。在本研究中，采用了一种新颖的限流方法来研究SiC MOSFET的SEB损伤演化过程和机制。实验结果表明，SEB事件可分为三个不同阶段：首先是p - n结处的初始损伤，随后损伤转移至源极金属/SiC拐角处，在此处晶格共晶引发p - n结退化加剧，最后当n ...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于SiC功率MOSFET单粒子烧毁（SEB）的研究具有重要的技术参考价值。尽管该研究聚焦于航空航天环境下的辐射效应，但其揭示的热失控机理对我们在地面应用中提升SiC器件可靠性同样具有启发意义。 当前，阳光电源在光伏逆变器和储能变流器中已大规模应用SiC功率器件，以实...
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...
p-GaN栅极HEMT在单粒子烧毁条件下载流子抽取相关失效机制的对比分析
Comparative Analysis of Carrier Extraction Related Failure Mechanisms in P-GaN HEMTs Under Single-Event Burnouts
作者未知 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年5月
本文通过基于 $181Ta^{{31}+}$ 离子辐射实验和 TCAD 仿真的对比分析，探讨了 p - GaN 栅高电子迁移率晶体管（HEMT）在单粒子烧毁（SEB）情况下与载流子抽取相关的失效机制。分别在栅极（HB - HEMTs）、衬底（SF - HEMTs）和漏极电极（SD - HEMTs）引入势垒，以分离并研究载流子抽取路径的作用。通过实验和电流 - 电压 - 温度测量识别出不同的 SEB 特性，同时结合雪崩和温度模型的单粒子仿真确认了具体的失效机制。HB - HEMTs 表现出金属/p...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于p-GaN HEMT器件单粒子烧毁机制的研究具有重要的战略价值。GaN基功率器件凭借其高频、高效、高功率密度的特性，正成为光伏逆变器和储能变流器的核心技术方向，直接影响系统的转换效率和可靠性。 该研究通过辐射实验和TCAD仿真，系统揭示了载流子提取路径对器件抗辐射...
碳化硅MOSFET中由重离子辐照诱发的单粒子漏电流退化的分析
Analysis of Single-Event Leakage Current Degradation Induced by Heavy-Ion Irradiation in SiC MOSFETs
Lei Wu · Fengkai Liu · Shangli Dong · Yadong Wei 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年5月
碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管（SiC MOSFET）在空间中的应用受到重离子引发的单粒子烧毁（SEB）和单粒子泄漏电流（SELC）的严重限制，但其损伤机制仍不明确。本研究在不同漏极偏置电压下对SiC MOSFET进行了氪离子辐照。观察到在辐照过程中漏极电流持续增加，表明器件中发生了SELC。通过分析辐照前后SiC MOSFET电气性能的变化，提出SELC的原因可能是器件氧化层受损。利用ERECAD仿真模拟了泄漏路径和损伤机制。通过发射显微镜（EMMI）和透射电子显微镜（TEM）分析对仿真结...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于碳化硅MOSFET单粒子泄漏电流退化机制的研究具有重要的战略参考价值。碳化硅功率器件是我们光伏逆变器和储能系统的核心组件，其可靠性直接影响产品性能和市场竞争力。 该研究揭示了重离子辐照导致的单粒子烧毁（SEB）和单粒子泄漏电流（SELC）机制，虽然聚焦于航天应用场...
碳化硅功率MOSFET中激光诱导单粒子效应的研究
Study of Laser-Induced Single Event Effects in SiC Power MOSFETs
Haoming Wang · Chao Peng · Zhifeng Lei · Zhangang Zhang 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年4月
本文通过激光辐照研究了碳化硅（SiC）功率金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET）的单粒子效应（SEE）。在脉冲激光双光子吸收（TPA）条件下，观察到了单粒子烧毁（SEB）和漏电流增加现象。获得了对应不同偏置电压的单粒子效应能量阈值。提出了一种改进的等效线性能量转移（ELET）模型，用于关联碳化硅MOSFET中激光诱导的单粒子效应和重离子诱导的单粒子效应。实验结果表明，当激光能量超过42纳焦时，改进模型得到的等效线性能量转移值与重离子实验得到的线性能量转移（LET）值之间的误差低...
解读: 作为全球领先的新能源设备供应商，阳光电源在光伏逆变器和储能系统中大量采用SiC功率MOSFET以提升系统效率和功率密度。该论文针对SiC器件单粒子效应的激光测试方法研究，对我们产品的可靠性验证具有重要战略意义。 从业务应用角度看，单粒子效应是影响功率器件长期可靠性的关键因素，尤其在高海拔光伏电站、...