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基于不同钝化介质的p-GaN栅HEMT电流崩塌机制研究
Investigating the Current Collapse Mechanisms of p-GaN Gate HEMTs by Different Passivation Dielectrics
Xiangdong Li · Niels Posthuma · Benoit Bakeroot · Hu Liang 等9人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年5月
本文研究了不同钝化介质（AlON和SiN）对p-GaN栅HEMT在关断状态应力下动态导通电阻（Ron）退化的影响。研究发现，退化机制主要源于阈值电压（VTH）漂移和栅漏接入区的表面陷阱效应，并成功区分了两者影响。实验证明SiN钝化层下的表面陷阱效应显著。
解读: GaN器件作为下一代功率半导体，在阳光电源的高功率密度户用光伏逆变器及小型化充电桩产品中具有极高的应用潜力。本文深入探讨了不同钝化工艺对p-GaN栅HEMT可靠性（电流崩塌）的影响，为公司在选型宽禁带半导体器件及优化驱动电路设计时提供了关键的理论依据。建议研发团队在评估GaN功率模块时，重点关注钝化...
采用LPCVD SiN钝化的超薄势垒AlGaN/GaN HEMT以增强高功率应用性能
Enhancing ultra-thin-barrier AlGaN/GaN HEMTs with LPCVD SiN passivation for high-power applications
Jui-Sheng Wua · Chen-Hsi Tsaib · You-Chen Wenga · Edward Yi Chang · Solid-State Electronics · 2025年12月 · Vol.230
摘要 超薄势垒AlGaN/GaN HEMT提供了一种无需栅极刻蚀的解决方案，但存在较高的导通电阻和电流退化问题。在本研究中，制备了具有1 nm GaN盖层和5 nm Al0.22Ga0.78N势垒的超薄势垒AlGaN/GaN异质结构，并在其上沉积了四种不同厚度（50、60、150和220 nm）的LPCVD SiN钝化层，以解决薄势垒结构相关的载流子浓度低的问题。其中，采用220 nm LPCVD-SiN钝化的器件实现了高达907 mA/mm的最大漏极电流（ID,max）和最低的8.9 Ω·mm...
解读: 该超薄势垒GaN HEMT技术对阳光电源功率器件应用具有重要价值。通过LPCVD SiN钝化优化,器件实现907mA/mm高电流密度和8.9Ω·mm超低导通电阻,可直接应用于ST系列PCS和SG逆变器的GaN功率模块设计。超薄势垒结构免栅槽刻蚀的特性可简化工艺、提升可靠性,特别适合三电平拓扑中的高频...
基于高质量叠层栅介质的Si衬底高效率AlN/GaN HEMT及其在K波段和Ka波段的应用
High-Efficiency AlN/GaN HEMTs With High-Quality Stacked Gate Dielectrics on Si Substrate for K- and Ka-Band Applications
Lingjie Qin · Jiejie Zhu · Qing Zhu · Bowen Zhang 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年6月
在本文中，我们报道了采用优化的 Al₂O₃/原位 SiN 堆叠栅介质、在 6 英寸硅衬底上制备的用于 K 波段和 Ka 波段应用的高性能 AlN/GaN 金属 - 绝缘体 - 半导体高电子迁移率晶体管（MIS - HEMT）。这些 MIS - HEMT 的栅长小于 0.2 微米，漏源间距为 3 微米，经频率相关的电容 - 电压（C - V）测量验证，其展现出卓越的电学特性和优异的界面质量。此外，通过应力测试证实了器件的可靠性。在 18 GHz 的大信号射频（RF）工作条件下，当漏极电压为 8 V...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这篇论文展示的AlN/GaN MIS-HEMT技术虽然聚焦于K/Ka波段射频应用，但其核心技术突破对我们在功率电子领域具有重要的参考价值和潜在协同效应。 该研究在6英寸硅基底上实现的高性能氮化镓器件，与阳光电源在光伏逆变器和储能变流器中大量使用的功率半导体技术路线高度相关...
采用BaTiO3和原位SiNx钝化的AlN/GaN HEMT器件实现电流色散抑制与击穿电压提升
Current dispersion suppression and breakdown voltage enhancement on AlN/GaN HEMTs with BaTiO3 and in-situ SiNx passivation
作者未知 · IEEE Electron Device Letters · 2025年7月
本文报道了一种在栅极下方采用钛酸钡（BaTiO₃）和原位氮化硅（SiN）钝化层的氮化铝（AlN）/氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT），该晶体管可抑制电流色散，提高击穿电压和输出功率密度。栅长Lg = 113 nm的钛酸钡（BTO）AlN/GaN HEMT的最大电流密度为2.21 A/mm，最大跨导为0.27 S/mm。与仅采用氮化硅钝化的HEMT相比，BTO AlN/GaN HEMT的栅 - 漏击穿电压从35 V提高到了82 V。脉冲IV测量表明，钛酸钡钝化层显著降低了电流色散。在1...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项AlN/GaN HEMT技术突破具有重要的战略价值。该研究通过BaTiO3和原位SiNx双层钝化技术，将器件击穿电压从35V提升至82V，同时实现14.1 W/mm的功率密度和62.4%的功率附加效率，这些性能指标直接契合我们在高频、高效电力电子系统中的核心需求。 对...
基于体AlN衬底的PECVD SiN钝化硅δ掺杂AlN/GaN/AlN赝配高电子迁移率晶体管在10 GHz下实现4.22 W/mm
4.2 W/mm at 10 GHz in Silicon Delta-Doped AlN/GaN/AlN Pseudomorphic HEMTs With PECVD SiN Passivation
Eungkyun Kim · Yu-Hsin Chen · Keisuke Shinohara · Thai-Son Nguyen 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年10月
我们展示了在块状 AlN 衬底上制备的 AlN/GaN/AlN 赝配高电子迁移率晶体管（pHEMT），该晶体管在 20 纳米 GaN 沟道底部附近采用了硅 $\delta$ 掺杂。我们近期关于外延生长和低场输运的研究表明，与未掺杂的同类结构相比，在赝配 AlN/GaN/AlN 异质结构中进行 $\delta$ 掺杂可提高电子迁移率和二维电子气密度，同时保留了薄 GaN 沟道的优势。在这项工作中，我们展示了采用等离子体增强化学气相沉积（PECVD）SiN 钝化的这些 pHEMT 的直流和射频特性，...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于AlN衬底的氮化镓高电子迁移率晶体管（HEMT）技术展现出显著的功率器件性能提升潜力。该研究通过硅δ掺杂技术在20纳米GaN沟道中实现了4.2 W/mm的功率密度和41.5%的功率附加效率，这对我们在光伏逆变器和储能变流器等核心产品的功率转换效率提升具有重要参考价值...
半开启状态下射频MIS-HEMT和肖特基HEMT阈值电压偏压温度不稳定性研究
Threshold Voltage Bias Temperature Instability of RF MIS-HEMTs and Schottky HEMTs Under Semi-On State Stress
作者未知 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年8月
本研究全面探究了半导通状态条件下AlGaN/GaN金属 - 绝缘体 - 半导体高电子迁移率晶体管（MIS - HEMT）的阈值电压（ ${V}_{\text {th}}\text {)}$ 不稳定性。研究了不同温度和漏极偏置的影响。在半导通偏置条件下，对于采用10纳米原位SiN栅极电介质的MIS - HEMT，观察到高达 - 1.0 V的显著负 ${V}_{\text {th}}$ 漂移，而肖特基HEMT的 ${V}_{\text {th}}$ 漂移可忽略不计。通过对源极接地和浮空的MIS - ...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于AlGaN/GaN MIS-HEMT器件阈值电压稳定性的研究具有重要的技术参考价值。GaN功率器件是我们光伏逆变器和储能变流器中的核心开关元件，其可靠性直接影响系统的长期稳定运行和转换效率。 该研究揭示的半导通状态下阈值电压漂移问题值得高度关注。在实际应用中，我们...
原位生长SiNx在AlN/GaN高电子迁移率晶体管欧姆接触形成中的作用
Role of in-situ SiNx in ohmic contact realization in AlN/GaN HEMTs
Manoj Saxena · Journal of Materials Science: Materials in Electronics · 2025年7月 · Vol.36.0
本研究探讨了在用于高频应用的AlN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMTs）上原位生长的氮化硅（SiNx）层中欧姆接触的形成与优化。采用标准的Ti/Al/Ni/Au金属体系，获得的接触电阻（RC）为0.14 Ω·mm，方块电阻（RSH）为629 Ω/□，比接触电阻为1.2 × 10−6 Ω·cm2。高温退火过程中，Ti金属与下方的SiNx层发生界面反应，生成钛硅化物（TixSiy）复合物和氮化钛（TiN）。接触退火在氮气氛围中通过快速热退火（RTP）工艺完成，实验发现800 °C下退火60秒可获得...
解读: 该AlN/GaN HEMT欧姆接触优化技术对阳光电源功率器件应用具有重要价值。研究实现的0.14Ω·mm接触电阻和340mS/mm峰值跨导,可显著降低SG系列光伏逆变器和ST储能变流器中GaN功率开关的导通损耗。原位SiNx层与Ti/Al金属化方案形成的低阻接触,适用于三电平拓扑和高频开关场景。80...
具有高电压增益和降低电压应力的二次升压DC-DC变换器
Quadratic Boost DC–DC Converter With High Voltage Gain and Reduced Voltage Stresses
Sin-Woo Lee · Hyun-Lark Do · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年3月
本文提出了一种具有高电压增益和降低电压应力的二次升压DC-DC变换器。传统二次升压变换器电压增益有限，难以满足微电网中高升压应用的需求。该方案引入耦合电感以提升电压增益，并有效降低了功率器件的电压应力，提高了系统效率与可靠性。
解读: 该拓扑结构通过耦合电感技术实现了高升压比，对阳光电源的组串式光伏逆变器（尤其是针对低压光伏组件的升压级）以及微电网储能系统的DC-DC变换环节具有重要的参考价值。高电压增益意味着在处理低输入电压时能减少级联级数，从而降低系统损耗并提升功率密度。建议研发团队评估该拓扑在户用光伏及小型工商业储能PCS中...
基于FPGA的航天太阳能阵列模拟器中具有高线性度和快速收敛性能的UI-RI混合查找表方法
UI-RI Hybrid Lookup Table Method With High Linearity and High-Speed Convergence Performance for FPGA-Based Space Solar Array Simulator
Shanshan Jin · Donglai Zhang · Chao Wang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年8月
本文提出了一种用于航天太阳能阵列模拟器的UI-RI混合查找表方法。针对现有大功率模拟器在航天电源系统测试中速度不足的问题，该方法通过优化算法提升了线性度和收敛速度，在FPGA平台上实现了高效的太阳能阵列特性模拟，优于传统方法。
解读: 该技术主要应用于高精度光伏模拟测试领域。虽然阳光电源的核心业务聚焦于地面光伏、储能及风电，但该研究中提出的基于FPGA的高速、高线性度控制算法，对于提升阳光电源iSolarCloud智能运维平台下的硬件在环（HIL）测试能力及逆变器研发阶段的测试效率具有参考价值。特别是在开发高精度组串式逆变器或储能...
基于多绕组变压器的DC-DC变换器综合评估
A Comprehensive Assessment of Multiwinding Transformer-Based DC–DC Converters
Thiago Pereira · Felix Hoffmann · Rongwu Zhu · Marco Liserre · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年9月
过去25年里，基于多绕组变压器（MTB）的DC-DC变换器在连接多个能源系统及提升功率密度方面展现出巨大潜力。通过减少变压器铁芯材料和功率转换级数，MTB变换器在非模块化与模块化架构之间取得了良好的平衡，成为提升系统集成度的有效方案。
解读: 多绕组变压器技术对阳光电源的核心产品线具有重要价值。在PowerTitan及PowerStack等储能系统（PCS）中，采用多绕组变压器可有效实现多端口能量管理，减少功率转换级数，从而显著提升整机功率密度并降低成本。此外，该技术在光储一体化系统的多端口变换器设计中具有广阔应用前景，有助于优化系统架构...
快速变化环境条件下分布式光伏系统的高效最大功率点跟踪
Efficient Maximum Power Point Tracking for a Distributed PV System under Rapidly Changing Environmental Conditions
Yohan Hong · Son N. Pham · Taegeun Yoo · Kookbyung Chae 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2015年8月
针对传统MPPT在快速变化环境下的跟踪速度慢、功率波动大及参数依赖性强等问题，本文提出了一种自适应二进制加权步长MPPT技术。该方法有效降低了光伏系统在动态环境下的功率损耗，提升了能量转换效率。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线（组串式逆变器及工商业光伏解决方案）具有极高的应用价值。在云层遮挡、快速光照变化等复杂工况下，传统的扰动观察法（P&O）往往难以兼顾跟踪速度与稳态精度。引入自适应二进制加权步长算法，可显著提升阳光电源逆变器在分布式电站中的发电效率，减少功率波动，从而提升iSolarClo...
具有降低开关电压应力的零纹波输入电流高升压Boost-SEPIC DC-DC变换器
Zero-Ripple Input-Current High-Step-Up Boost–SEPIC DC–DC Converter With Reduced Switch-Voltage Stress
Sin-Woo Lee · Hyun-Lark Do · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年8月
本文提出了一种新型零输入电流纹波的高升压Boost-SEPIC DC-DC变换器。该拓扑通过在Boost级引入辅助电路，有效消除了输入电流纹波，并降低了开关管的电压应力，克服了传统级联Boost-SEPIC变换器的缺陷，实现了更高的电压增益和更优的电气性能。
解读: 该拓扑在光伏逆变器领域具有较高的应用价值，特别是针对组串式逆变器（String Inverters）的DC-DC升压级。通过消除输入电流纹波，该技术能显著降低光伏组件的电流应力，延长组件寿命并提升MPPT效率。同时，降低开关电压应力的特性有助于选用更低额定电压的功率器件，从而降低导通损耗，提升整机效...
一种基于带无损缓冲电路的Boost-Flyback PFC变换器的单开关AC-DC LED驱动器
A Single-Switch AC–DC LED Driver Based on a Boost-Flyback PFC Converter With Lossless Snubber
Sin-Woo Lee · Hyun-Lark Do · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年2月
本文提出了一种基于Boost-Flyback PFC变换器的单开关AC-DC LED驱动器。Boost PFC模块工作在断续导通模式（DCM）以实现高功率因数，Flyback模块提供输入输出电气隔离以提升安全性，并引入无损缓冲电路以降低开关损耗。
解读: 该文献探讨的单开关Boost-Flyback拓扑主要应用于小功率LED驱动场景。虽然与阳光电源核心的光伏逆变器（大功率转换）及储能系统（双向功率变换）在功率等级和拓扑结构上存在差异，但其采用的无损缓冲电路（Lossless Snubber）技术对于提升功率密度和转换效率具有参考价值。在阳光电源的户用...
一种具有集成功率级的软开关功率因数校正单相双向交流-直流无线电能传输变换器
A Soft-Switched Power-Factor-Corrected Single-Phase Bidirectional AC–DC Wireless Power Transfer Converter With an Integrated Power Stage
Junwei Liu · Fei Xu · Chuan Sun · K. H. Loo · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年8月
双向交流-直流无线电能传输（WPT）变换器广泛应用于电动汽车的V2G/G2V场景。传统两级拓扑（PFC+DC-DC）存在效率与成本瓶颈。本文提出一种集成功率级拓扑，通过软开关技术实现高效率与低成本，优化了电网侧与车辆侧的能量交互，提升了系统功率密度。
解读: 该技术对阳光电源的电动汽车充电桩业务具有重要参考价值。通过集成功率级设计减少变换级数，可显著提升充电桩的功率密度并降低BOM成本，符合公司追求高效率、小型化充电解决方案的战略方向。建议研发团队关注该集成拓扑在车载无线充电及高频化充电模块中的应用潜力，特别是在提升系统轻量化和转换效率方面的技术积累，以...
一种用于改善轻载下电能质量补偿的混合信号控制器自重构特性
Self-Reconfiguration Property of a Mixed Signal Controller for Improving Power Quality Compensation During Light Loading
Man-Chung Wong · Yan-Zheng Yang · Chi-Seng Lam · Wai-Hei Choi 等11人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2015年10月
本文提出了一种基于FPAA-FPGA/DSP的混合信号控制器，在电能质量补偿方面优于传统数字控制器。该方案具备自适应信号调理、实时可编程性、高灵活性、并行计算能力及易于实现等优势，特别针对轻载工况下的性能优化进行了研究。
解读: 该研究提出的混合信号控制架构（FPAA+FPGA/DSP）在提升控制灵活性和实时响应速度方面具有显著优势。对于阳光电源的组串式逆变器和PowerTitan/PowerStack储能变流器（PCS）而言，该技术可有效解决轻载工况下的谐波抑制和电能质量优化问题，提升系统在复杂电网环境下的适应性。建议研发...
一种用于无线电能传输的具有横向氮化镓肖特基二极管的5.8-GHz高功率高效率整流电路
A 5.8-GHz High-Power and High-Efficiency Rectifier Circuit With Lateral GaN Schottky Diode for Wireless Power Transfer
Kui Dang · Jincheng Zhang · Hong Zhou · Sen Huang 等11人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年3月
本文提出了一种用于无线电能传输的5.8-GHz高功率、高效率整流电路，采用了低压化学气相沉积SiN钝化的横向氮化镓（GaN）肖特基势垒二极管（SBD）。该器件具有0.38V的低导通电压、4.5Ω的低导通电阻及0.32pF的低结电容，显著提升了高频整流性能。
解读: 该研究展示了GaN器件在高频整流应用中的优异性能，对阳光电源的业务具有前瞻性参考价值。虽然目前阳光电源的核心产品（如组串式逆变器、PowerTitan储能系统）主要基于SiC或IGBT技术，但随着未来功率密度要求的进一步提升，GaN技术在辅助电源、高频DC-DC变换器或小型化充电桩模块中具有潜在应用...
无缓冲层AlGaN/GaN MISHEMT中MOCVD外延SiN栅介质对微波功率性能的影响
Microwave Power Performance of Buffer-Free AlGaN/GaN MISHEMT With MOCVD Grown Ex Situ SiN
Amit Bansal · Rijo Baby · Aniruddhan Gowrisankar · Vanjari Sai Charan 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年4月
本研究探究了异位金属有机化学气相沉积（MOCVD）生长的氮化硅（SiNx）栅极介质和等离子体增强化学气相沉积（PECVD）氮化硅（SiNx）钝化层对无缓冲层AlGaN/GaN金属-绝缘体-半导体高电子迁移率晶体管（MISHEMT）微波功率性能的影响。我们在从4英寸外延片切割出的一系列四个样品上制作了器件：前两个样品没有栅极介质，而后两个样品采用厚度达3纳米的异位SiNx作为栅极介质。在这两类样品中，各有一个样品采用在高频等离子体条件下沉积的100纳米基准SiNx钝化层，另一个样品则采用100纳米...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于AlGaN/GaN MISHEMT微波功率性能的研究具有重要的战略参考价值。GaN基功率器件因其高频、高效、高功率密度特性，正成为光伏逆变器和储能变流器等核心产品实现性能跃升的关键技术路径。 该研究的核心突破在于采用MOCVD原位生长的SiNx栅介质层显著改善了器...
近场增强型固态热离子发电
Near-field enhanced solid-state thermionic power generation
Chace Franey · Mohammad Ghashami · National Academies Press · Sin Ang · Applied Physics Letters · 2025年3月 · Vol.126
低功函数材料的缺乏和负空间电荷效应长期制约了真空热离子能量转换器（VTECs）的实际应用。微纳加工技术的发展通过微/纳米级电极间隙抑制负空间电荷，重新激发了对VTECs的研究兴趣。然而，多数低功函数涂层寿命较短，限制了其器件级应用。固态热离子能量转换器（SSTECs）因无需真空间隙和低功函数电极而被视为替代方案，但仍需大温度梯度且输出电压较低。本文提出一种近场增强型SSTEC，利用近场热发射增强效应提升能量转换效率，突破传统性能瓶颈。
解读: 该近场增强型固态热离子发电技术对阳光电源储能系统和光伏逆变器的热管理具有前瞻性应用价值。在PowerTitan大型储能系统中，功率模块和SiC器件运行产生的废热可通过该技术实现热电联供，将散热损耗转化为辅助电能，提升系统综合能效。对于ST系列储能变流器，固态热离子转换器无需真空维护、结构紧凑的特性适...
钙钛矿激光器的研究进展
Advances in perovskite lasers
Zhicheng Guan1Hengyu Zhang2Guang Yang1 · 半导体学报 · 2025年4月 · Vol.46
钙钛矿材料因其优异的光电性能和易于溶液加工的特点，成为多种光电器件的理想候选材料。卤化物钙钛矿作为直接带隙半导体，表现出卓越的光学增益特性，适用于低阈值甚至无阈值激光器的开发。本文综述了钙钛矿激光技术的最新进展，包括手性单模微激光器、室温下无需外腔的低阈值激光器件以及自组装CsPbBr3微米线实现的边发射激光。钙钛矿材料在连续波泵浦激光方面的突破推动了电驱动钙钛矿激光器的研究。通过调控卤化物钙钛矿中的载流子传输进一步提升了其在光电子系统中的适用性。钙钛矿材料与先进光子结构的持续集成，有望在未来激...
解读: 钙钛矿激光器的低阈值、高增益特性为阳光电源光伏系统提供创新思路。其直接带隙半导体特性与光伏材料同源，可启发SG系列逆变器的光电转换效率优化。钙钛矿材料的载流子传输调控技术可借鉴至功率器件设计，提升SiC/GaN模块的载流子迁移率。自组装微米线结构的集成化思路对PowerTitan储能系统的模块化设计...
通过顶部集成钻石增强多指GaN HEMT的散热性能
Enhanced Cooling of Multifinger GaN HEMTs via Topside Diamond Integration
Daniel C. Shoemaker · Kelly Woo · Yiwen Song · Mohamadali Malakoutian 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年9月
氮化镓高电子迁移率晶体管（HEMT）是当今 5G 功率放大器的关键组件。然而，器件过热问题使得商用器件不得不降额运行。本研究利用栅极电阻测温法，对一款 16 指 GaN/SiC HEMT 器件的顶部金刚石散热片的散热效果进行了研究。研究发现，在功率密度为 12 W/mm 时，厚度为 2 μm 的金刚石散热片可使栅极温度升高幅度降低约 20%。仿真结果表明，要使器件热阻（$R_{Th}$）降低 10%，金刚石厚度需大于 1.5 μm。对于厚度为 2 μm 的金刚石层，要实现热阻降低 10%，其热导...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项针对GaN HEMT器件的顶部金刚石散热技术具有重要的战略价值。GaN功率器件凭借其高频、高效、高功率密度特性，正成为我们下一代光伏逆变器和储能变流器的核心选择，但散热问题一直制约着器件在额定功率下的可靠运行。 该研究通过在GaN/SiC HEMT顶部集成2微米厚金刚...
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