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基于局域接触电势探测的运行中SiC功率MOSFET内部电场分布研究
Anatomy of internal electric field profile in operating SiC power MOSFETs with local contact potential probing
Mingsheng Fang · Yan Liu · Ting Zhang · Dandan Wang 等5人 · Applied Physics Letters · 2025年4月 · Vol.126
本文利用局域接触电势探测技术，对工作状态下的碳化硅（SiC）功率MOSFET内部电场分布进行了高分辨率表征。通过开尔文探针力显微镜（KPFM）在器件动态运行条件下直接映射其表面电势与内部电场空间分布，揭示了栅极边缘与沟道区域附近的电场集中现象及其随偏置条件演变的规律。研究结果阐明了关键电场分布特征与器件可靠性、击穿机制之间的关联，为优化SiC MOSFET结构设计和提升器件性能提供了实验依据。
解读: 该研究对阳光电源的SiC器件应用具有重要指导意义。通过KPFM技术揭示的电场分布特征，可直接指导SG系列高功率密度光伏逆变器和ST系列储能变流器中SiC MOSFET的选型与应用。特别是对栅极边缘与沟道区域的电场集中现象的深入理解，有助于优化器件驱动电路设计，提升产品可靠性。这些发现可用于改进Pow...
基于源/漏隧道结接触实现漏极电流超过110 mA/mm的增强型GaN/AlGaN p沟道场效应晶体管
Enhancement-mode GaN/AlGaN p-channel field effect transistors with _I_ D **>** 110 mA/mm achieved through source/drain tunnel junction contacts
Zhaofeng Wang · Zhihong Liu · Xiaojin Chen · Xing Chen 等5人 · Applied Physics Letters · 2025年4月 · Vol.126
本文报道了一种采用源极/漏极隧道结接触技术实现高性能增强型GaN/AlGaN p沟道场效应晶体管的研究。通过优化Mg掺杂p型层结构与低温外延生长工艺，显著提升了空穴浓度与迁移率，实现了低电阻欧姆接触。器件在常温下表现出增强型工作特性，最大漏极电流密度超过110 mA/mm，跨导达15 mS/mm，亚阈值摆幅为120 mV/dec。该结果为宽禁带半导体p沟道器件的性能突破提供了有效路径。
解读: 该p沟道GaN器件技术对阳光电源功率电子产品具有重要应用价值。110 mA/mm的电流密度和增强型特性可应用于：1）ST储能变流器和PowerTitan系统的双向功率变换模块，p沟道与n沟道GaN器件互补配对可实现更高效的三电平拓扑和双向DC-DC变换；2）车载OBC和电机驱动系统，p沟道器件可简化...
高击穿电压的710 GHz氮化镓梯度掺杂肖特基势垒二极管
710 GHz GaN gradient doped Schottky barrier diode with high breakdown voltage
Xiufeng Song · Shenglei Zhao · Kui Dang · Longyang Yu 等5人 · Applied Physics Letters · 2025年3月 · Vol.126
本文报道了一种基于氮化镓（GaN）材料的梯度掺杂肖特基势垒二极管，实现了高达710 GHz的截止频率和优异的击穿特性。通过优化梯度掺杂结构，有效调控了电场分布，显著提升了器件的击穿电压，同时保持了低势垒高度与低寄生电阻，从而实现高频与高功率兼容性能。该器件在太赫兹应用中展现出巨大潜力，为下一代高频电子器件提供了可行的技术路径。
解读: 该710GHz GaN梯度掺杂肖特基二极管技术对阳光电源功率器件升级具有重要参考价值。其梯度掺杂结构优化思路可启发我们在SG系列逆变器和ST系列储能变流器中GaN器件的设计，特别是在高频DC-DC变换环节。高击穿电压特性有助于提升1500V系统的可靠性，而优异的高频特性可支持逆变器向更高开关频率发展...
一种用于浅层电磁探测的双脉冲能量提升双极性电流脉冲电源
A Bipolar Current-Pulsed Power Supply With Dual-Pulse Energy Boosting for Shallow Electromagnetic Detection
Wei Liu · Xuquan Hu · Xian Liao · Longhuan Liu 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年3月
本文提出了一种用于浅层电磁探测的新型双极性电流脉冲电源（BCPPS）。文章详细分析了获取低振荡、低能耗电流脉冲的挑战，并提出了一种基于恒压钳位电路的改进拓扑，以满足高感性负载的供电需求。
解读: 该文章探讨的恒压钳位拓扑及高感性负载驱动技术，在电力电子基础拓扑领域具有参考价值。对于阳光电源而言，虽然该应用场景（电磁探测）与公司核心业务（光伏、储能）存在差异，但其提出的抑制电流振荡和能量优化方案，可为公司在储能变流器（PCS）的功率模块设计、针对感性负载的快速响应控制以及复杂工况下的电路保护提...
基于结构函数法与静态-脉冲I–V测量的射频HEMT用GaN-on-Si材料热阻优化
Thermal resistance optimization of GaN-on-Si materials for RF HEMTs based on structure function method and static-pulsed I–V measurements
Qingru Wang · Yu Zhou · Xiaozhuang Lu · Xiaoning Zhan · Applied Physics Letters · 2025年4月 · Vol.126
针对射频高电子迁移率晶体管（RF HEMT）应用的GaN-on-Si材料，提出一种结合结构函数法与静态-脉冲I–V测量的热阻优化方法。通过提取不同器件结构下的瞬态热响应，利用结构函数分析热阻抗分布特征，识别主要热瓶颈。结合静态与脉冲I–V特性测量，量化自热效应并评估有效热阻。据此优化外延层结构与衬底工艺，显著降低器件热阻，提升散热性能与可靠性，为高性能GaN基射频器件的设计与制造提供指导。
解读: 该研究对阳光电源GaN器件应用有重要参考价值。结构函数法与静态-脉冲I-V测量相结合的热阻优化方法，可直接应用于SG系列高频光伏逆变器和ST系列储能变流器的GaN功率模块设计。通过优化外延层结构与衬底工艺，可显著提升GaN器件散热性能，有助于实现更高功率密度的产品设计。这对提高阳光电源新一代1500...
电网相位扰动下并网模块化多电平变换器的稳定性与多约束运行区域
Stability and Multiconstraint Operating Region of Grid-Connected Modular Multilevel Converter Under Grid Phase Disturbance
Yushuang Liu · Meng Huang · Chi Tse · Herbert Ho-Ching Iu 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年11月
本文研究了电网故障（如短路、断路及线路切换）导致的相位突变对并网变换器的影响。由于锁相环（PLL）无法瞬时跟踪相位变化，变换器运行受到挑战。文章提出了一种分析方法，以确定变换器在电网相位扰动下的稳定性及多约束运行区域，为提升变换器在复杂电网环境下的鲁棒性提供了理论支撑。
解读: 该研究针对模块化多电平变换器（MMC）在电网相位扰动下的稳定性分析，对阳光电源的大功率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。随着电网弱电网特性增强，电网故障下的相位突变极易导致逆变器失稳。建议研发团队借鉴文中的多约束运行区域分析方法，优化锁相环控制策略及故障穿越逻...
具有5.18 GW/cm²创纪录巴利加优值
BFOM）的2.41 kV垂直结构P-NiO/n-Ga2O3异质结二极管
Yuangang Wang · Hehe Gong · Yuanjie Lv · Xingchang Fu 等14人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年4月
本文展示了采用复合终端结构（p-NiO结终端扩展JTE和小角度斜角场板BFP）的高性能p-NiO/β-Ga2O3异质结二极管。通过引入p-NiO JTE结构，器件击穿电压从955V提升至1945V，结合BFP技术进一步实现了2.41kV的击穿电压及5.18 GW/cm²的巴利加优值，展现了氧化镓器件在高压功率电子领域的巨大潜力。
解读: 氧化镓（Ga2O3）作为超宽禁带半导体，其理论击穿场强远超SiC和GaN，是未来高压功率器件的重要演进方向。对于阳光电源而言，该技术若实现产业化，将显著提升组串式光伏逆变器和PowerTitan系列储能变流器（PCS）的功率密度与效率，并降低散热系统成本。建议研发团队持续跟踪氧化镓材料的晶圆制备工艺...
具有0.85 GW/cm²巴利加优值或5A/700V处理能力的β-Ga2O3结势垒肖特基二极管演示
Demonstration of β-Ga2O3 Junction Barrier Schottky Diodes With a Baliga's Figure of Merit of 0.85 GW/cm2 or a 5A/700 V Handling Capabilities
Yuanjie Lv · Yuangang Wang · Xingchang Fu · Shaobo Dun 等15人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年6月
本文报道了首个垂直结构β-Ga2O3结势垒肖特基（JBS）二极管。通过引入热氧化p型NiO层，有效解决了β-Ga2O3缺乏p型掺杂的难题。实验表明，该器件在100×100 μm²面积下实现了1715V的击穿电压，展现了极高的功率处理潜力。
解读: 氧化镓（β-Ga2O3）作为超宽禁带半导体，其击穿场强远超SiC和GaN，在未来高压、高功率密度电力电子应用中具有巨大潜力。对于阳光电源而言，该技术若实现产业化，将显著提升光伏逆变器和储能变流器（PCS）的功率密度，并降低损耗。建议研发团队密切跟踪其垂直器件工艺成熟度，重点关注其在未来高压组串式逆变...
受脑启发的协作式自动发电控制与大规模电动汽车集成
Brain-Inspired Collaborative Automatic Generation Control With Large-Scale Electric Vehicles Integration
Zhihong Liu · Lei Xi · Yue Quan · Chen Cheng 等5人 · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2024年10月
分布式能源、负荷与储能设备具有间歇性和强随机性，接入电网后易引发显著的频率波动。现有基于多智能体协同神经网络的控制算法易遭遇灾难性遗忘问题，难以在强随机扰动下实现最优控制。本文提出一种基于正交权重修正策略网络更新的近端受脑启发策略优化（PBPO）算法，赋予网络类脑上下文感知能力，从而加速多区域协同控制的收敛速度，有效抑制电网严重随机扰动引起的频率波动。通过大规模电动汽车接入场景下的两个负荷频率控制模型仿真验证，所提PBPO算法在收敛速度、频率稳定性及控制性能方面均优于多种强化学习算法。
解读: 该脑启发协同控制技术对阳光电源储能与充电桩产品具有重要应用价值。针对PowerTitan大型储能系统参与电网AGC调频场景，PBPO算法的抗遗忘特性可显著提升多储能站点协同响应能力，解决ST系列储能变流器在强随机扰动下的频率稳定问题。对于新能源汽车业务，该算法可优化大规模充电桩V2G协同控制策略，实...
基于硅衬底的E模AlN/GaN HEMT在3.6 GHz下实现80.4%功率附加效率用于低电源电压射频功率应用
E-Mode AlN/GaN HEMTs on Si With 80.4% PAE at 3.6 GHz for Low-Supply-Voltage RF Power Applications
Guangjie Gao · Zhihong Liu · Lu Hao · Fang Zhang 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2024年11月
在硅衬底上制备了具有 160 纳米 T 形凹槽栅的增强型（E 型）AlN/GaN 高电子迁移率晶体管（HEMT）。所制备的器件阈值电压（${V}_{\text {TH}}$）为 +0.35 V，最大漏极电流（${I}_{\text {DMAX}}$）为 1.58 A/mm，导通电阻（${R}_{\text {ON}}$）低至 1.8 Ω·mm，峰值跨导（${G}_{\text {MMAX}}$）超过 580 mS/mm。截止频率（${f}_{\text {T}}$）达到 85 GHz，最大振荡频...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项增强型AlN/GaN HEMT技术展现出显著的战略价值。该器件在低供电电压（6V）下实现80.4%的功率附加效率（PAE），这一突破性指标直接契合我们光伏逆变器和储能变流器对高效功率转换的核心需求。 技术优势方面，该器件的正阈值电压（+0.35V）实现了常关特性，这对...
具有独立源极通孔的硅衬底多栅指微波GaN HEMT
Multi-Gate Finger Microwave GaN HEMTs on Si Substrates With Individual Source Vias
Lu Hao · Zhihong Liu · Jin Zhou · Xiaoyan Li 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年3月
在这篇快报中，我们在 6 英寸硅衬底上制造了多栅指氮化镓（GaN）微波高电子迁移率晶体管（HEMT），采用独立源通孔（ISV）实现源极焊盘的互连。与空气桥相比，独立源通孔技术表现出更低的寄生电容，并且有可能提高大规模制造的良品率。该器件采用 T 形栅，栅脚长度 ${L}_{\text {g}}$ 为 $0.5~\mu $ 米，栅宽为 ${4}\times {100}~\mu $ 米，其最大漏极电流（ ${I}_{\text {dmax}}$ ）达到 600 毫安/毫米，峰值跨导（ ${g}_{\...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于硅基GaN HEMT器件的个体源极通孔（ISV）技术具有重要的战略价值。GaN功率器件是新一代光伏逆变器和储能变流器的核心技术，直接影响系统的功率密度、转换效率和可靠性。 该技术的核心创新在于用硅通孔替代传统空气桥结构实现源极互联，这为阳光电源带来三方面优势：首先...
具有复合终端结构和衬底减薄的1200-V/10-A低热阻Ga₂O₃肖特基势垒二极管
1200-V/10-A Low Thermal Resistance Ga₂O₃ Schottky Barrier Diode With Composite Terminal Structure and Substrate Thinning
Zhihong Feng · Shida Han · Yuangang Wang · Hongyu Guo 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年5月
在本研究中，通过采用台面与双场板复合终端结构，并结合衬底减薄工艺，实现了一款高性能的β - Ga₂O₃垂直肖特基势垒二极管（SBD），该二极管具有高击穿电压、低热阻、低导通电阻、高浪涌电流和高巴利加优值（FOM）等特性。利用研磨和抛光工艺消除了亚表面损伤层，从而实现了低欧姆电阻。得益于减薄至 85 µm 厚的衬底，阳极面积为 2×2 mm²的器件导通电阻从 174 mΩ降至 112 mΩ。因此，在 2 V 偏压下，相应的正向电流从 6.04 A 增加到 10.1 A，浪涌电流从 20 A 增加到...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项氧化镓（Ga₂O₃）肖特基二极管技术具有重要的战略价值。该器件实现了1200V耐压、10A正向电流和342 MW/cm²的Baliga品质因数，这些参数直接对应我们光伏逆变器和储能变流器中功率开关器件的核心需求。 **技术价值分析：** 首先，该器件通过衬底减薄至8...
耐受1.27 GW/cm²反向阻断的E型GaN-Si(100)单片异质集成级联开关
1.27 GW/cm² Reverse Blocking E-Mode GaN-Si(100) Monolithic Heterogeneous Integration Cascode Switch With Ultralow Turn-On Voltage and Dynamic RON
Yutong Fan · Weihang Zhang · Yachao Zhang · Yinhe Wu 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年5月
在本文中，展示了一种在具有氮化铝（AlN）缓冲层的碳化硅（SiC）衬底上实现的具有反向阻断兼容性的增强型（E - Mode）氮化镓 - 硅（GaN - Si(100)）单片异质集成共源共栅开关（RBMHIC - 开关）。栅漏间距（LGD）小于 22 微米的 RBMHIC - 开关的阈值电压（VTH）为 2.64 V，正向栅极电压摆幅达 16.27 V，导通电压（VON）为 0.3 V，在 - 2000 V 时反向漏电流（IR）极低，仅为 3.5×10⁻⁴ mA/mm。该开关实现了 2264 V ...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项GaN-Si异质集成反向阻断开关技术具有显著的战略价值。该器件实现了1.27 GW/cm²的功率品质因数，这一指标直接关系到我们光伏逆变器和储能变流器的功率密度提升潜力。 该技术的核心优势在于三个方面与我们的产品需求高度契合：首先，2200V级的双向阻断能力配合极低的...
双层NiO/β-Ga2O3异质结二极管实现2870 V/20 A及12.80 ns反向恢复时间
Double-Layered-NiO/β-Ga2O3 Heterojunction Diode With 2870-V/20-A and 12.80-ns Reverse Recovery Time
Shaobo Dun · Yuangang Wang · Yuanjie Lv · Tingting Han 等7人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2026年1月 · Vol.73
本文报道了一种基于双层p-NiO/β-Ga2O3的高压大电流异质结二极管，实现2870 V击穿电压、20 A正向电流、14.4 mΩ·cm²导通电阻及12.80 ns超快反向恢复时间，展现出优异的高压高频功率器件潜力。
解读: 该β-Ga2O3异质结二极管在高压（>2.8 kV）、快速开关（<13 ns）和低导通损耗方面取得突破，可支撑阳光电源下一代高功率密度ST系列PCS、PowerTitan储能系统中更高效率的直流侧开关模块设计，尤其适用于1500 V+高压储能系统中的固态断路器或高频隔离DC-DC环节。建议联合国内宽...