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级联GaN高电子迁移率晶体管在单脉冲浪涌电流应力下的失效机理研究
Investigations Into Failure Mechanism of Cascode GaN HEMTs Under Single Pulse Surge Current Stress
Weihao Lu · Sheng Li · Weixiong Mao · Yanfeng Ma 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年4月
当共源共栅氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）在第三象限工作时，浪涌电流能力成为实际应用中的关键参数之一。本文研究了650 V共源共栅GaN HEMT在单脉冲浪涌电流应力下的失效行为和机制。对比实验结果表明，高浪涌电流及其导致的浪涌电压升高会使耗尽型（D型）GaN HEMT发生不可逆失效。进一步的物理失效分析将失效点定位在漏极电极附近。此外，通过混合模式仿真验证了，漏极电极附近的焦耳热会迅速积累，最终导致器件烧毁。此外，研究证明改善器件漏极金属焊盘的散热性能可提高浪涌电流能力，这为共源...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于级联GaN HEMT器件在单脉冲浪涌电流应力下失效机制的研究具有重要的工程应用价值。在光伏逆变器和储能变流器系统中，功率开关器件经常面临电网故障、负载突变等引发的浪涌电流冲击，GaN器件的第三象限工作能力直接关系到系统的可靠性和安全性。 该研究通过实验和仿真揭示了...
基于双栅器件技术的p-GaN功率HEMT单片集成双向栅极ESD保护方案
Monolithically Integrated Bidirectional Gate ESD Protection Scheme of p-GaN Power HEMT by Dual-Gate Device Technology
Yanfeng Ma · Sheng Li · Mingfei Li · Weihao Lu 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年11月
本文提出了一种用于 p - 氮化镓（p - GaN）功率高电子迁移率晶体管（HEMT）的单片集成双向栅极静电放电保护方案，其中双栅极 HEMT 被设计为放电晶体管。采用该保护方案后，正向/反向传输线脉冲失效电流从 0.156 A/0.08 A 提高到 1.36 A/5.26 A，且几乎不牺牲 p - GaN 功率 HEMT 的性能。由于双栅极器件通过共享漂移区具备双向开关特性，该方案仅需一个放电晶体管；因此，与具有相同保护能力的现有方案相比，该保护方案的面积可有效节省 40.8%。
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项p-GaN功率HEMT的双向栅极静电放电（ESD）保护技术具有重要的战略价值。GaN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小型化、轻量化的关键技术路径。 该技术通过双栅结构实现单管双向保护，将正向/反向TLP失效电流分别提升...
蓝宝石衬底上高压p-GaN栅HEMT的自增强非钳位感性开关鲁棒性
Self-Enhanced Unclamped-Inductive-Switching Robustness of High-Voltage p-GaN Gate HEMT on Sapphire Substrate
Sheng Li · Yanfeng Ma · Hao Yan · Mingfei Li 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年6月
首次发现并研究了蓝宝石衬底上高压 p 型氮化镓（GaN）栅高电子迁移率晶体管（HEMT）（蓝宝石衬底 GaN HEMT）一种新颖的自增强非钳位电感开关（UIS）行为。除了传统的硅基 GaN HEMT 类似 LC 的谐振行为外，蓝宝石衬底 GaN HEMT 的 UIS 行为有显著偏差，且呈现出与温度相关的击穿电压，这表明高电场可能会引发碰撞电离，并主导击穿现象。此外，进行了技术计算机辅助设计（TCAD）仿真和输出电容表征，共同证实了这一机制。由于电感能量通过碰撞电离电流耗散，蓝宝石衬底 GaN H...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于蓝宝石基GaN功率器件的研究具有重要的战略意义。该技术揭示了p-GaN栅极HEMT在蓝宝石衬底上展现出的自增强型非钳位感性开关（UIS）鲁棒性，这一特性对我们的光伏逆变器和储能变流器等核心产品的可靠性提升具有直接价值。 研究发现，相比传统的硅基GaN器件，蓝宝石基...