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[2018年IEEE第六届宽禁带功率器件与应用研讨会(WiPDA) - 美国佐治亚州亚特兰大市(2018.10.31-2018.11.2)] 2018年IEEE第六届宽禁带功率器件与应用研讨会(WiPDA) - 两种建筑集成光伏转换器原型的效率、功率密度及热性能实验对比
摘要： 本文对两种用于光伏建筑一体化（BIPV）应用的串联谐振全桥变换器进行了实验对比。第一种变换器采用硅基MOSFET作为全桥开关器件，第二种则使用氮化镓高电子迁移率晶体管（GaN HEMT）。重点阐述了电路板的实际实现与设计，以及元件之间的权衡考量。详细讨论了两种变换器的效率、功率密度和热性能表现。同时指出了移相全桥开发过程中存在的次级振荡等实际问题。文中建立了包含所有寄生参数的变压器模型，并提出了多种抑制次级瞬态振荡的解决方案。为缓解高频电压瞬态过冲问题，最终确定在变换器初级侧配置串联谐振网络为最佳方案。
关键词： 变压器建模、氮化镓、光伏建筑一体化、谐振转换
更新于2025-09-04 15:30:14
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[2018年IEEE第六届宽禁带功率器件与应用研讨会(WiPDA) - 美国佐治亚州亚特兰大市(2018.10.31-2018.11.2)] 2018年IEEE第六届宽禁带功率器件与应用研讨会(WiPDA) - 软开关应用中高压E模式GaN HEMT的损耗特性与分析
摘要： 近年来，宽禁带（WBG）器件因其相较于硅材料的卓越性能，在电力电子领域的应用呈现急剧增长态势。虽然氮化镓（GaN）器件能提供优异的效率和功率密度参数，但高频运行会限制这些优势的发挥。这为基于高频软开关拓扑的实现留下了发展空间——当其与GaN结合时，既能缩小变换器体积又可同步提升效率。在此独特组合中，精确设计并分析变换器整体损耗至关重要。典型变换器设计流程始于详细的损耗估算分析，其中半导体损耗占据主要部分。传统解析法估算软开关半导体损耗的精度不足，因其主要依赖瞬时电路条件。对于软开关拓扑而言，需要监测瞬时开关电压和电流才能准确测定开关损耗，这将形成更真实的半导体损耗评估，进而有助于优化变换器设计与分析。因此，本文研究并验证了采用增强型（E-mode）GaN器件在常规拓扑中实现软开关条件下的损耗特性分析与表征。
关键词： E模式、宽禁带、硬开关、高电子迁移率晶体管、双脉冲测试、软开关、氮化镓
更新于2025-09-04 15:30:14
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[2018年IEEE第19届电力电子控制与建模研讨会(COMPEL) - 意大利帕多瓦(2018.6.25-2018.6.28)] 2018年IEEE第19届电力电子控制与建模研讨会(COMPEL) - 衬底电位对功率GaN-on-Si HEMT器件动态与静态特性影响的表征与建模
摘要： 采用导电硅衬底生长的氮化镓功率晶体管如今已实现栅极驱动器与半桥电路的单片集成。其中，衬底电位引发的反向栅极效应给电路设计者带来挑战，阻碍了这项前景广阔技术的发展。本文通过测试商用氮化镓功率HEMT器件，系统表征了衬底电位对其IV特性的影响?；谑挡馐萏崛×烁慕鍭SM-HEMT紧凑型晶体管模型，该模型能描述衬底电位对IV特性及部分CV特性的影响。通过对适配晶体管模型进行瞬态仿真，研究了体电位对硅基氮化镓HEMT器件动态与静态特性的影响。
关键词： 衬底电位、功率半导体器件、半导体器件建模、氮化镓、电流-电压特性、高电子迁移率晶体管
更新于2025-09-04 15:30:14
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[2018年IEEE第六届宽禁带功率器件与应用研讨会(WiPDA) - 美国佐治亚州亚特兰大市(2018.10.31-2018.11.2)] 2018年IEEE第六届宽禁带功率器件与应用研讨会(WiPDA) - 基于氮化镓的多电平变换器评估
摘要： 随着更小型GaN晶体管所占电路板空间的大幅缩减，那些需要更多有源器件（以此换取无源元件尺寸减?。┐佣迪指吖β拭芏鹊耐仄私峁贡涞酶呶?。开关电容多电平转换器就是能有效减少或消除无源元件的典型拓扑结构。本文讨论了两种基于GaN的概念验证设计（三电平转换器）：一种适用于低压（LV）48V服务器应用，另一种适用于高压（HV）400V功率因数校正（PFC）电路。由于采用了更低品质因数（FOM）的器件，与两电平拓扑相比，本文开发的低压和高压转换器都实现了显著的效率提升。更小的无源元件尺寸（主要是电感器）也使低压转换器的功率密度大幅提升。本文还讨论了一种启动方案，该方案无需为顶部开关设置额外控制环路或高压额定器件。最后，针对采用GaN基三电平转换器作为前端、高频GaN基第二降压级实现48V至1V负载点（PoL）转换的两级中间总线架构（IBA），本文展示了其电气性能对比。研究考察了12V和6V两种中间总线电压选择方案，每种电压在特定负载电流范围内都展现出优势。
关键词： 效率、DC-DC转换器、氮化镓、启动、功率密度、IBC、多电平
更新于2025-09-04 15:30:14
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[2018年IEEE第六届宽禁带功率器件与应用研讨会(WiPDA) - 美国佐治亚州亚特兰大市(2018.10.31-2018.11.2)] 2018年IEEE第六届宽禁带功率器件与应用研讨会(WiPDA) - 基于联合电子设备工程委员会(JEDEC)、汽车电子委员会(AEC)和德国电气电子制造商协会(ZVEI)标准的高压氮化镓开关可靠性FIT率与PPM可靠性
摘要： 电力转换市场采用任何半导体技术，都需要理解基本的失效模式、加速因子和可靠性统计数据。本研究展示了Transphorm的氮化镓产品如何应对这一挑战，特别是在关键的高压关断状态（HVOS）可靠性应力测试中。产品在使用头10至20年间的预期失效率尤为重要，因为它直接影响保修成本。通过统计显著数量的器件进行破坏性测试，并采用适当模型分析数据，可以满足这一市场需求。本文将讨论针对大样本量测量氮化镓可靠性的方法，这些方法完全基于现有工业和汽车标准。当失效模式和加速因子被充分理解时，所得数据可用于补充鉴定测试结果。
关键词： 氮化镓（GaN）、FIT、百万分之一（PPM）、高电子迁移率晶体管（HEMT）、加速因子、功率电子学、可靠性
更新于2025-09-04 15:30:14
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[2018年IEEE第六届宽禁带功率器件与应用研讨会（WiPDA） - 美国佐治亚州亚特兰大（2018.10.31-2018.11.2）] 2018年IEEE第六届宽禁带功率器件与应用研讨会（WiPDA） - 衬底偏压对E模GaN-on-Si HEMT导通损耗的影响
摘要： 先前研究发现，在软开关、MHz频率功率转换器中使用的硅基氮化镓（GaN-on-Si）高电子迁移率晶体管（HEMTs）存在较大的输出电容损耗（COSS）。本文通过源极与硅衬底间的背栅偏压，研究了商用GaN HEMTs的电容特性。小信号电容显著降低——650V HEMT最高降低2倍，100V HEMT最高降低4倍——表明漏极-衬底电容是总输出电容的重要组成部分。这部分电容似乎导致了时间常数达秒量级的陷阱-去陷阱效应。我们通过在Sawyer-Tower电路中测试施加负衬底偏压的100V GaN HEMT进行验证，发现相比衬底短路状态，COSS损耗最高可降低30%。
关键词： 索耶-塔电路、COSS损耗、电容特性、氮化镓-on-硅高电子迁移率晶体管、衬底偏压
更新于2025-09-04 15:30:14