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氮化镓功率器件的稳定性、可靠性与鲁棒性综述
Stability, Reliability, and Robustness of GaN Power Devices: A Review
Joseph Peter Kozak · Ruizhe Zhang · Matthew Porter · Qihao Song 等9人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年7月
氮化镓（GaN）器件在提升电力电子设备的效率、频率及功率密度方面具有革命性意义。然而，其材料特性、器件架构及物理机制与硅（Si）和碳化硅（SiC）存在显著差异，导致了独特的稳定性、可靠性及鲁棒性挑战。本文系统梳理了GaN器件面临的关键技术瓶颈与失效机理。
解读: GaN器件是实现阳光电源下一代高频、高功率密度逆变器及充电桩产品的关键技术路径。随着户用光伏逆变器和电动汽车充电桩向轻量化、小型化发展，GaN的应用能显著降低开关损耗并提升系统效率。建议研发团队重点关注GaN在高温、高压环境下的长期可靠性评估，特别是针对iSolarCloud平台下的运行数据进行失效...
接近击穿电压下GaN HEMT在过压硬开关中的退化与恢复
Degradation and Recovery of GaN HEMTs in Overvoltage Hard Switching Near Breakdown Voltage
Joseph P. Kozak · Qihao Song · Ruizhe Zhang · Yunwei Ma 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年1月
GaN HEMT器件雪崩能力有限，在接近动态击穿电压（BVdyn）的过压硬开关条件下易发生灾难性失效。本文首次对比研究了三种主流GaN HEMT在重复过压开关过程中的参数漂移与恢复特性，揭示了其在极限工况下的可靠性演变规律。
解读: 随着阳光电源在户用光伏逆变器及小型化充电桩产品中对高功率密度要求的提升，GaN器件的应用日益广泛。该研究揭示了GaN在极限过压工况下的退化机制，对于优化逆变器及充电桩的驱动电路设计、过压保护策略及器件选型具有重要指导意义。建议研发团队在设计高频功率模块时，充分考虑动态击穿电压限制，并利用文中提到的恢...
1.2-kV MOS-双极型器件的关断dV/dt可控性
Turn-OFF dV/dt Controllability in 1.2-kV MOS-Bipolar Devices
Peng Luo · Sankara Narayanan Ekkanath Madathil · Shin-Ichi Nishizawa · Wataru Saito · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年3月
关断dV/dt可控性是IGBT在电力电子应用中实现灵活设计的关键特性。本文探讨了关断瞬态过程中动态雪崩（DA）现象对IGBT关断损耗、dV/dt可控性及安全工作区（SOA）的影响，旨在明确DA效应的物理机制，为优化高压功率器件性能提供理论支撑。
解读: 该研究直接关联阳光电源核心产品线（光伏逆变器、储能PCS及风电变流器）中功率模块的选型与驱动设计。1.2kV IGBT是公司组串式逆变器和PowerTitan储能系统的核心器件。通过深入理解动态雪崩（DA）对dV/dt的影响，研发团队可优化驱动电路设计，在保证电磁兼容性（EMC）的同时，平衡开关损耗...
用于6500V/1000A IGBT模块以降低开关损耗和集电极电流过冲的大电流输出数字栅极驱动器
Large-Current Output Digital Gate Driver for 6500 V, 1000 A IGBT Module to Reduce Switching Loss and Collector Current Overshoot
Kohei Horii · Hiroki Yano · Katsuhiro Hata · Ruizhi Wang 等9人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年7月
本文提出了一种采用半桥数模转换芯片和两个功率MOSFET的8位数字栅极驱动器（DGD），可实现±15V的输出电压摆幅及高达28A的驱动电流。该方案旨在降低6500V/1000A高压大电流IGBT模块的开关损耗（ELOSS）及集电极电流过冲（IOVERSHOOT），提升高压功率器件的驱动性能。
解读: 该技术对阳光电源的集中式逆变器及大型储能系统（如PowerTitan系列）具有重要参考价值。在兆瓦级高压应用中，IGBT的驱动性能直接决定了系统的效率与可靠性。通过优化栅极驱动电路以降低开关损耗和电流过冲，不仅能提升逆变器/PCS的整机效率，还能有效缓解高压IGBT在复杂工况下的应力，延长设备寿命。...
衬底偏压对欧姆p型栅GaN高电子迁移率晶体管非钳位感性开关能力的影响
Effect of Substrate Bias in Ohmic p-Gate GaN-HEMTs on Unclamped Inductive Switching Capability
Wataru Saito · Shin-Ichi NIshizawa · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年8月
本文测量了欧姆 p 栅氮化镓（GaN）-高电子迁移率晶体管（HEMT）在不同衬底偏置条件下的非钳位电感开关（UIS）能力。GaN-HEMT 的一个关键缺点是其 UIS 能力极低，因为没有用于消除碰撞电离产生的空穴的结构。因此，过电压应力导致的失效位置在很大程度上取决于碰撞电离产生的空穴的电流路径。本文报道，通过调制空穴电流路径，浮动或正偏置衬底条件可以提高欧姆 p 栅 GaN-HEMT 的 UIS 能力。此外，在浮动衬底条件下增加栅极电阻会减缓电压变化率（dV/dt），导致在半导通状态下消耗更多...
解读: 从阳光电源光伏逆变器和储能系统的核心应用场景来看，这项关于欧姆p栅GaN-HEMT器件非钳位感性开关能力的研究具有重要的技术参考价值。GaN功率器件凭借其高开关频率、低导通损耗等优势，正逐步成为我司下一代高效率逆变器和储能变流器的关键技术路线，但其固有的低UIS能力一直是制约大规模应用的瓶颈。 该...