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GaN同步Buck变换器的实时预测死区时间优化集成驱动器
Integrated Driver With Real-Time Predictive Dead-Time Optimization Technique for GaN-Based Synchronous Buck Converter
Chengzhi Xu · Peiyuan Fu · Xufeng Liao · Zhangming Zhu 等5人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年4月
凭借优异品质因数(FOM),氮化镓高电子迁移率晶体管(GaN HEMT)目前在兆赫兹开关频率、高功率密度和效率的开关电源(SMPS)应用中发挥关键作用。但反向导通期间频率相关死区时间损耗显著降低转换效率。反向导通还增加自举(BST)电压过充风险。提出基于预测VSW检测的死区时间优化技术(DOT),可有效消除反向导通。与需要多个周期确定最优死区时间的传统方法不同,该DOT可在宽VIN范围(24-48V)和负载电流(0.1-6A)实时实现最优死区时间。测试芯片采用0.18μm双极-CMOS-DMOS...
解读: 该GaN实时死区时间优化驱动技术对阳光电源GaN功率器件应用有重要优化价值。预测VSW检测DOT可应用于ST储能变流器和SG光伏逆变器的GaN模块,提高效率并降低死区损耗。实时优化技术对阳光电源高频开关电源产品的智能化驱动有借鉴意义。4.3%效率提升对户用储能系统和车载电源的能量转换性能有显著改善作...
基于间接加热相变开关的功率处理能力增强型非对称与对称单刀双掷开关
Asymmetric and Symmetric Single-Pole Double-Throw With Improved Power Handling Using Indirectly Heated Phase-Change Switches
Nicolás Wainstein · Ami Orren · Rivka-Galya Nir-Harwood · Eilam Yalon 等5人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2024年11月
四端间接加热相变开关（IPCS）凭借其先进的截止频率、非易失性、与互补金属氧化物半导体（CMOS）的兼容性以及出色的线性度，已成为射频集成电路（RFIC）应用的理想选择。然而，IPCS的性能受到关态下相对较低的功率处理能力的限制，这一限制源于奥弗辛斯基阈值开关（OTS）现象。在本文中，我们提出采用一种四开关组合结构，即两组串联的IPCS相互并联。这种串联连接提高了有效阈值电压，从而与单个器件相比增强了功率处理能力。我们通过实验展示了这种四开关组合结构在非对称和对称单刀双掷（SPDT）开关中的应用...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项间接加热相变开关技术在射频集成电路领域的突破具有重要的战略参考价值。该技术通过四端口相变开关的串并联组合配置，将阈值电压从5V提升至13.5V，功率处理能力预期可超过35dBm，这为我们在高功率电力电子应用中提供了新的思路。 在光伏逆变器和储能系统领域，射频开关技术的...
高性能二维AsS空穴型晶体管中亚热载流子输运的理论研究
Theoretical Study of High-Performance Two-Dimensional AsS P-Type Transistors Featuring Subthermionic Transport
Weicong Sun · Hengze Qu · Chuyao Chen · Xi Yu 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年7月
二维材料晶体管在下一代高速、低功耗互补金属氧化物半导体（CMOS）集成方面展现出巨大潜力。然而，与n型金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）相比，p型MOSFET的导通态电流较小，功耗较高。在这项工作中，我们结合第一性原理计算和非平衡格林函数（NEGF）方法，研究了二维硫化砷（2 - D AsS）的电子性质和量子输运特性。二维AsS具有1.27 eV的直接带隙，空穴有效质量较小（x方向为$0.46m_0$，y方向为$0.15m_0$）。对于沟道长度在8至10 nm范围内的二维AsS p -...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于二维AsS材料p型晶体管的研究虽属基础半导体领域，但其突破性进展对我们的核心产品具有长远战略意义。 在光伏逆变器和储能系统领域，功率转换效率与功耗控制是核心竞争力所在。该研究展示的p型MOSFET实现了30-50 mV/dec的亚阈值摆幅，突破了传统玻尔兹曼极限（...
具有AlN插入层的新型增强型p沟道GaN MOSFET
Novel Enhancement-Mode p-Channel GaN MOSFETs With an AlN Insert Layer
Hai Huang · Maolin Pan · Qiang Wang · Xinling Xie 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年2月
在本研究中，在专为 p - GaN 高电子迁移率晶体管（HEMT）设计的商用 GaN 晶圆上展示了一款增强型（E 型）p 沟道 GaN 金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（p - MOSFET），其最大导通态电流（ ${I}_{\text {ON}}$ ）密度为 10.5 mA/mm，阈值电压（ ${V}_{\text {TH}}$ ）为 - 2.45 V， ${I}_{\text {ON}}/{I}_{\text {OFF}}$ 比为 $10^{{8}}$ 。此外，我们提出了一种新型 E...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于AlN插入层的增强型p沟道GaN MOSFET技术具有重要的战略意义。当前我们的光伏逆变器和储能变流器主要采用n沟道功率器件，而该技术突破为实现GaN基互补金属氧化物半导体（CMOS）架构提供了关键的p沟道器件解决方案。 该技术的核心价值在于显著改善的器件性能参数...
SiC低压MOSFET的温度缩放与C–V建模用于IC设计
Temperature Scaling and C–V Modeling of SiC Low-Voltage MOSFETs for IC Design
Abu Shahir Md Khalid Hasan · Md Maksudul Hossain · Md. Zahidul Islam · Muhammad Majharul Islam 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年10月
本文提出了一种适用于高温环境的碳化硅（SiC）nMOS和pMOS器件SPICE模型及其瞬态特性。该工作在BSIM4SiC模型基础上扩展，重点研究界面陷阱对高温性能及电容-电压（C–V）特性的影响。提出了模型参数的高温缩放修正方法，并考虑了界面陷阱效应，定义了本征载流子浓度与平带电压偏移方程。针对nMOS和pMOS开发了新的C–V参数提取方法，并描述了用于C–V测量的MOSCAP与多指MOSFET测试结构。仿真结果在高温下与实验数据吻合良好，验证了模型准确性。
解读: 该SiC低压MOSFET高温建模技术对阳光电源功率器件应用具有重要价值。针对ST系列储能变流器和SG光伏逆变器，精确的高温C-V特性模型可优化SiC器件驱动电路设计，降低开关损耗并提升高温环境可靠性。界面陷阱效应的温度缩放方法为功率模块热设计提供仿真依据，特别适用于沙漠、热带等极端工况下的Power...
基于直接散热层键合的GaN功率器件在供电网络上的三维芯片集成
3-D On-Chip Integration of GaN Power Devices on Power Delivery Network (PDN) With Direct Heat Spreading Layer Bonding for Heterogeneous 3-D (H3D) Stacked Systems
Jaeyong Jeong · Chan Jik Lee · Sung Joon Choi · Nahyun Rheem 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年4月
异构三维（H3D）堆叠系统在高性能计算（HPC）以及人工智能/机器学习（AI/ML）应用方面具有诸多优势。然而，要实现H3D系统，需要重新设计电源分配网络（PDN），以在三维堆叠系统中实现高效的电源传输，并需要热管理解决方案。为了为H3D系统开发高效的PDN，建议采用三维集成片上功率器件。在这项工作中，我们展示了一种通过直接热扩散层键合技术集成在CMOS芯片PDN上的H3D集成氮化镓（GaN）功率器件。该GaN功率器件设计为同时集成增强型（E - 模式）和耗尽型（D - 模式），栅长（$L_{\...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项GaN功率器件三维集成技术虽然目前主要面向高性能计算和AI/ML应用，但其核心创新对我们在光伏逆变器和储能系统领域具有重要的前瞻性价值。 该技术的关键突破在于两个方面：首先，GaN器件实现了22.3Ω·mm的导通电阻和137V的击穿电压，性能显著超越硅基器件，这与我们...
互补型场效应晶体管中重离子效应引起的单粒子瞬态分析
Analysis on Single-Event Transients in Complementary FETs With Heavy Ion Effects
Jonghwa Jeong · Jang Hyun Kim · Hyunwoo Kim · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年6月
本研究首次报道了重离子在互补型场效应晶体管（CFET）中引发的单粒子瞬态（SET）现象。鉴于α粒子和重离子等辐射粒子在地面环境中亦可导致硅材料内产生电子-空穴对并引发电流扰动，进而造成软错误，本文采用商用TCAD工具对CFET中的SET特性进行了评估。通过对比门极全环绕纳米片FET与CFET在反相器工作下的瞬态响应，发现当重离子垂直入射于沟道中心且轨迹半径小于50 nm时，CFET因垂直堆叠结构而表现出更强的抗辐射能力。进一步研究表明，直接集成于衬底上的晶体管主导了辐射响应行为，而引入底部介质隔...
解读: 该CFET单粒子瞬态抗辐射研究对阳光电源功率器件应用具有重要参考价值。研究揭示的垂直堆叠结构抗辐射优势及底部介质隔离（BDI）设计，可指导ST系列储能变流器和SG光伏逆变器中SiC/GaN功率模块的抗干扰设计。高海拔光伏电站和户外储能系统面临宇宙射线引发的软错误风险，该研究提出的CFET架构优化方案...
邻近高压对汽车应用SOI功率器件特性与可靠性的影响
Influences of Adjacent High Voltage on the Characteristics and Reliability of SOI Power Devices for Automotive Application
Ran Ye · Jiaojing Bian · Hao Luo · Qiao Kang 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2024年12月
基于0.18微米工艺节点的绝缘体上硅（SOI）双极互补金属氧化物半导体 - 双扩散金属氧化物半导体（BCD）技术因其卓越的特性在汽车应用中广受欢迎。在实际的集成电路中，为了平衡性能和芯片面积，器件通常会紧密排列。对于p型横向双扩散金属氧化物半导体（pLDMOS）而言，无论采用何种布局配置，其漏极和源极均会施加高电压。如此一来，如果功率器件与pLDMOS相邻，施加在pLDMOS上的高电压将对功率器件的特性产生不可预测的影响。在本研究中，针对汽车应用，全面研究了这种相邻高电压在室温（25°C）和高温...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项针对SOI BCD工艺中功率器件邻近高压影响的研究具有重要的技术参考价值。在光伏逆变器和储能变流器等核心产品中，功率半导体器件的可靠性直接影响系统效率和使用寿命，而该研究揭示的邻近高压效应正是高功率密度设计中的关键挑战。 该论文系统分析了pLDMOS器件在不同布局配置...
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