功率半導體器件：原理、特性和可靠性（簡體書）

《國際電氣工程先進技術譯叢功率半導體器件：原理、特性和可靠性》介紹了功率半導體器件的原理、結構、特性和可靠性技術，器件部分涵蓋了當前電力電子技術中使用的各種類型功率半導體器件，包括二極管、晶閘管、MOSFET、IGBT和功率集成器件等。此外，還包含了製造工藝、測試技術和損壞機理分析。就其內容的全面性和結構的完整性來說，在同類專業書籍中是不多見的。《國際電氣工程先進技術譯叢功率半導體器件：原理、特性和可靠性》內容新穎，緊跟時代發展，除了介紹經典的功率二極管、晶閘管外，還重點介紹了MOSFET、IGBT等現代功率器件，頗為難得的是收入了近年來有關功率半導體器件的最新的成果。本書是一本精心編著，並根據作者多年教學經驗和工程實踐不斷補充更新的好書，相信它的翻譯出版，必將有助於我國電力電子事業的發展。《國際電氣工程先進技術譯叢功率半導體器件：原理、特性和可靠性》的讀者對象包括在校學生、功率器件設計製造和電力電子應用領域的工程技術人員及其他相關專業人員。本書適合高等院校有關專業用作教材或專業參考書，亦可被電力電子學界和廣大的功率器件和裝置生產企業的工程技術人員作為參考書之用。

前言第1章 功率半導體器件——高效電能變換裝置中的關鍵器件1.1 裝置、電力變流器和功率半導體器件1.1.1 電力變流器的基本原理1.1.2 電力變流器的類型和功率器件的選擇1.2 使用和選擇功率半導體1.3 功率半導體的應用參考文獻第2章 半導體的性質2.1 引言2.2 晶體結構2.3 禁帶和本征濃度2.4 能帶結構和載流子的粒子性質2.5 摻雜的半導體2.6 電流的輸運2.6.1 載流子的遷移率和場電流2.6.2 強電場下的漂移速度2.6.3 載流子的擴散和電流輸運方程式2.7 複合?產生和非平衡載流子的壽命2.7.1 本征複合機理2.7.2 複合中心上的複合和產生2.8 碰撞電離2.9 半導體器件的基本公式2.10簡單的結論參考文獻第3章 pn結3.1 熱平衡狀態下的pn結3.1.1 突變結3.1.2 緩變結3.2 pn結的I?V特性3.3 pn結的阻斷特性和擊穿3.3.1 阻斷電流3.3.2 雪崩倍增和擊穿電壓3.3.3 寬禁帶半導體的阻斷能力3.4 發射區的注入效率3.5 pn結的電容參考文獻第4章 功率器件工藝的簡介4.1 晶體生長4.2 通過中子嬗變來調整晶片的摻雜4.3 外延生長4.4 擴散4.5 離子注入4.6 氧化和掩蔽4.7 邊緣終端4.7.1 斜面終端結構4.7.2 平面結終端結構4.7.3 雙向阻斷器件的結終端4.8 鈍化4.9 複合中心4.9.1 用金和鉑作為複合中心4.9.2 輻射引入的複合中心4.9.3 Pt和Pd的輻射增強擴散參考文獻功率半導體器件——原理、特性和可靠性第5章 pin二極管5.1 pin二極管的結構5.2 pin二極管的I?V特性5.3 pin二極管的設計和阻斷電壓5.4 正嚮導通特性5.4.1 載流子的分佈5.4.2 結電壓5.4.3 中間區域兩端之間的電壓降5.4.4 在霍爾近似中的電壓降5.4.5 發射極複合、有效載流子壽命和正向特性5.4.6 正向特性和溫度的關係5.5 儲存電荷和正向電壓之間的關係5.6 功率二極管的開通特性5.7 功率二極管的反向恢復5.7.1 定義5.7.2 與反向恢復有關的功率損耗5.7.3 反向恢復：二極管中電荷的動態5.7.4 具有最佳反向恢復特性的快速二極管5.8 展望參考文獻第6章 肖特基二極管6.1 金屬?半導體結的原理6.2 肖特基結的I?V特性6.3 肖特基二極管的結構6.4 單極型器件的歐姆電壓降6.5 SiC肖特基二極管參考文獻第7章 雙極型晶體管7.1 雙極型晶體管的工作原理7.2 功率雙極型晶體管的結構7.3 功率晶體管的I?V特性7.4 雙極型晶體管的阻斷特性7.5 雙極型晶體管的電流增益7.6 基區展寬、電場再分佈和二次擊穿7.7 矽雙極型晶體管的局限性7.8 SiC雙極型晶體管參考文獻第8章 晶閘管8.1 結構與功能模型8.2 晶閘管的I?V特性8.3 晶閘管的阻斷特性8.4 發射極短路點的作用8.5 晶閘管的觸發方式8.6 觸發前沿擴展8.7 隨動觸發與放大門極8.8 晶閘管關斷和恢復時間8.9 雙向晶閘管8.10 門極關斷（GTO）晶閘管8.11 門極換流晶閘管（GCT）參考文獻第9章 MOS晶體管9.1 MOSFET的基本工作原理9.2 功率MOSFET的結構9.3 MOS晶體管的I?V特性9.4 MOSFET溝道的特性9.5 歐姆區域9.6 現代MOSFET的補償結構9.7 MOSFET的開關特性9.8 MOSFET的開關損耗9.9 MOSFET的安全工作區9.10 MOSFET的反並聯二極管9.11 SiC場效應器件9.12 展望參考文獻第10章 IGBT10.1 功能模式10.2 IGBT的I?V特性10.3 IGBT的開關特性10.4 基本類型：PT?IGBT和NPT?IGBT10.5 IGBT中的等離子體分佈10.6 提高載流子濃度的現代IGBT10.6.1 高n發射極注入比的等離子增強10.6.2 無閂鎖元胞幾何圖形10.6.3 &"空穴勢壘&"效應10.6.4 集電極端的緩衝層10.7 具有雙向阻斷能力的IGBT10.8 逆導型IGBT10.9 展望參考文獻第11章 功率器件的封裝和可靠性11.1 封裝技術面臨的挑戰11.2 封裝類型11.2.1 餅形封裝11.2.2 TO系列及其派生11.2.3 模塊11.3 材料的物理特性11.4 熱仿真和熱等效電路11.4.1 熱力學參數和電參數之間的轉換11.4.2 一維等效網絡11.4.3 三維熱網絡11.4.4 瞬態熱阻11.5 功率模塊內的寄生電學元件11.5.1 寄生電阻11.5.2 寄生電感11.5.3 寄生電容11.6 可靠性11.6.1 提高可靠性的要求11.6.2 高溫反向偏置試驗11.6.3 高溫柵極應力試驗11.6.4 溫度濕度偏置試驗11.6.5 高溫和低溫存儲試驗11.6.6 溫度循環和溫度衝擊試驗11.6.7 功率循環試驗11.6.8 其他的可靠性試驗11.6.9 提高可靠性的策略11.7 未來的挑戰參考文獻第12章 功率器件的損壞機理12.1 熱擊穿——溫度過高引起的失效12.2 浪湧電流12.3 過電壓——電壓高於阻斷能力12.4 動態雪崩12.4.1 雙極型器件中的動態雪崩12.4.2 快速二極管中的動態雪崩12.4.3 具有高動態雪崩能力的二極管結構12.4.4 動態雪崩：進一步的任務12.5 超過GTO的最大關斷電流12.6 IGBT的短路和過電流12.6.1 短路類型Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ12.6.2 短路的熱、電應力12.6.3 過電流的關斷和動態雪崩12.7 宇宙射線造成的失效12.8 失效分析參考文獻第13章 功率器件的感應振盪和電磁干擾13.1 電磁干擾的頻率範圍13.2 LC振盪13.2.1 並聯IGBT的關斷振盪13.2.2 階躍二極管的關斷振盪13.3 渡越時間振盪13.3.1 等離子體抽取渡越時間（PETT）振盪13.3.2 動態碰撞電離渡越時間（IMPATT）振盪參考文獻第14章 電力電子系統14.1 定義和基本特徵14.2 單片集成系統——功率IC14.3 印刷電路板上的系統集成14.4 混合集成參考文獻附錄A Si與4H?SiC中載流子遷移率的建模參數附錄B 雪崩倍增因子與有效電離率附錄C 封裝技術中重要材料的熱參數附錄D 封裝技術中重要材料的電參數附錄E 常用符號