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《氮化鎵功率晶體管――器件、電路與應用(原書第3版)》共17章，第1章概述了氮化鎵(GaN)技術；第2章為GaN晶體管的器件物理；第3章介紹了GaN晶體管驅動特性；第4章介紹了GaN晶體管電路的版圖設計；第5章討論了GaN晶體管的建模和測量；第6章介紹了GaN晶體管的散熱管理；第7章介紹了硬開關技術；第8章介紹了軟開關技術和變換器；第9章介紹了GaN晶體管射頻性能；第10章介紹了DC-DC功率變換；第11章討論了多電平變換器設計；第12章介紹了D類音頻放大器；第13章介紹了GaN晶體管在激光雷達方面的應用；第14章介紹了包絡跟蹤技術；第15章討論了高諧振無線電源；第16章討論了GaN晶體管的空間應用；第17章分析了GaN晶體管替代矽功率晶體管的原因。
《氮化鎵功率晶體管――器件、電路與應用(原書第3版)》適合作為從事GaN功率半導體技術研究的科研工作者、工程師、高年級本科生和研究生的參考書，也可以作為高等院校微電子科學與工程、集成電路科學與工程、電力電子技術專業的教材。
《氮化鎵功率晶體管――器件、電路與應用(原書第3版)》適合作為從事GaN功率半導體技術研究的科研工作者、工程師、高年級本科生和研究生的參考書，也可以作為高等院校微電子科學與工程、集成電路科學與工程、電力電子技術專業的教材。
名人/編輯推薦
美國EPC公司CEO、國際整流器公司原CEO權威著作，彩色印刷， 理解GaN晶體管結構、特性和應用的實用指南
目次
譯者序
原書前言
致謝
第1章 GaN技術概述1
1.1矽功率MOSFET(1976～2010年)1
1.2GaN基功率器件1
1.3GaN和SiC材料與矽材料的比較2
1.3.1禁帶寬度Eg3
1.3.2臨界電場Ecrit3
1.3.3導通電阻RDS(on)3
1.3.4二維電子氣4
1.4GaN晶體管的基本結構5
1.4.1凹槽柵增強型結構6
1.4.2注入柵增強型結構7
1.4.3pGaN柵增強型結構7
1.4.4混合增強型結構7
1.4.5GaN HEMT反嚮導通8
1.5GaN晶體管的製備9
1.5.1襯底材料的選擇9
1.5.2異質外延技術10
1.5.3晶圓處理11
1.5.4器件與外部的電氣連接12
1.6GaN集成電路13
1.7本章小結16
參考文獻16
第2章 GaN晶體管的電氣特性19
2.1引言19
2.2器件的額定值19
2.2.1漏源電壓19
2.3導通電阻RDS(on)23
2.4閾值電壓25
2.5電容和電荷27
2.6反向傳輸29
2.7本章小結31
參考文獻31
第3章 GaN晶體管的驅動特性33
3.1引言33
3.2柵極驅動電壓34
3.3柵極驅動電阻36
3.4用於柵極注入晶體管的電容電流式柵極驅動電路37
3.5dv/dt抗擾度39
3.5.1導通時dv/dt控制39
3.5.2互補器件導通39
3.6di/dt抗擾度42
3.6.1器件導通和共源電感42
3.6.2關斷狀態器件di/dt43
3.7自舉和浮動電源 43
3.8瞬態抗擾度46
3.9考慮高頻因素48
3.10增強型GaN晶體管的柵極驅動器48
3.11共源共柵、直接驅動和高壓配置49
3.11.1共源共柵器件49
3.11.2直接驅動器件51
3.11.3高壓配置51
3.12本章小結52
參考文獻52
第4章 GaN晶體管電路佈局56
4.1引言56
4.2減小寄生電感56
4.3常規功率回路設計58
4.3.1橫向功率回路設計58
4.3.2垂直功率回路設計59
4.4功率回路的優化59
4.4.1集成對於寄生效應的影響60
4.5並聯GaN晶體管61
4.5.1單開關應用中的並聯GaN晶體管61
4.5.2半橋應用中的並聯GaN晶體管64
4.6本章小結66
參考文獻67
第5章 GaN晶體管的建模和測量68
5.1引言68
5.2電學建模68
5.2.1建模基礎68
5.2.2基礎建模的局限性70
5.2.3電路模擬的局限性72
5.3GaN晶體管性能測量73
5.3.1電壓測量要求75
5.3.2探測和測量技術77
5.3.3測量未接地參考信號79
5.3.4電流測量要求80
5.4本章小結80
參考文獻81
第6章 散熱管理83
6.1引言83
6.2熱等效電路83
6.2.1引線框架封裝中的熱阻83
6.2.2芯片級封裝中的熱阻84
6.2.3結-環境熱阻85
6.2.4瞬態熱阻86
6.3使用散熱片提高散熱能力87
6.3.1散熱片和熱界面材料的選擇87
6.3.2用於底部冷卻的散熱片附件88
6.3.3用於多邊冷卻的散熱片附件89
6.4系統級熱分析90
6.4.1具有分立GaN晶體管的功率級熱模型90
6.4.2具有單片GaN集成電路的功率級熱模型92
6.4.3多相系統的熱模型93
6.4.4溫度測量94
6.4.5實驗表徵96
6.4.6應用實例98
6.5本章小結101
參考文獻102
第7章 硬開關拓撲105
7.1引言105
7.2硬開關損耗分析105
7.2.1GaN晶體管的硬開關過程106
7.2.2輸出電容COSS損耗108
7.2.3導通重疊損耗110
7.2.4關斷重疊損耗116
7.2.5柵極電荷QG損耗118
7.2.6反嚮導通損耗PSD118
7.2.7反向恢復電荷QRR損耗123
7.2.8硬開關品質因數123
7.3寄生電感對硬開關損耗的影響124
7.3.1共源電感LCS的影響125
7.3.2功率回路電感對器件損耗的影響126
7.4頻率對磁特性的影響129
7.4.1變壓器129
7.4.2電感130
7.5降壓變換器實例130
7.5.1與實驗測量值比較135
7.5.2考慮寄生電感136
7.6本章小結139
參考文獻139
第8章 諧振和軟開關變換器141
8.1引言141
8.2諧振與軟開關技術141
8.2.1零電壓開關和零電流開關141
8.2.2諧振DC-DC變換器142
8.2.3諧振網絡組合142
8.2.4諧振網絡工作原理143
8.2.5諧振開關單元144
8.2.6軟開關DC-DC變換器144
8.3諧振和軟開關應用中的關鍵器件參數145
8.3.1輸出電荷QOSS145
8.3.2通過製造商數據表確定輸出電荷145
8.3.3GaN晶體管和矽 MOSFET輸出電荷比較147
8.3.4柵極電荷QG148
8.3.5諧振和軟開關應用中柵極電荷的確定148
8.3.6GaN晶體管和矽MOSFET柵極電荷比較148
8.3.7GaN晶體管和矽 MOSFET性能指標比較149
8.4高頻諧振總線變換器實例150
8.4.1諧振GaN和矽總線變換器設計152
8.4.2GaN和矽器件比較153
8.4.3零電壓開關轉換153
8.4.4效率和功率損耗比較155
8.4.5器件進一步改進對性能的影響157
8.5本章小結158
參考文獻158
第9章 射頻性能160
9.1引言160
9.2射頻晶體管和開關晶體管的區別161
9.3射頻基礎知識162
9.4射頻晶體管指標163
9.4.1射頻晶體管高頻特性的確定164
9.4.2考慮散熱的脈衝測試165
9.4.3s參數分析166
9.5使用小信號s參數的放大器設計169
9.5.1條件穩定的雙邊晶體管放大器設計169
9.6放大器設計實例170
9.6.1匹配和偏置器的網絡設計172
9.6.2實驗驗證174
9.7本章小結176
參考文獻177
第10章 DC-DC功率變換179
10.1引言179
10.2非隔離DC-DC變換器179
10.2.1帶分立器件的12VIN-1.2VOUT降壓變換器179
10.2.212VIN-1VOUT單片半橋集成電路負載點模塊183
10.2.3更高頻12VIN單片半橋集成電路負載點模塊185
10.2.428VIN-3.3VOUT負載點模塊187
10.2.5大電流應用中帶並聯GaN晶體管的48VIN-12VOUT降壓變換器187
10
原書前言
致謝
第1章 GaN技術概述1
1.1矽功率MOSFET(1976～2010年)1
1.2GaN基功率器件1
1.3GaN和SiC材料與矽材料的比較2
1.3.1禁帶寬度Eg3
1.3.2臨界電場Ecrit3
1.3.3導通電阻RDS(on)3
1.3.4二維電子氣4
1.4GaN晶體管的基本結構5
1.4.1凹槽柵增強型結構6
1.4.2注入柵增強型結構7
1.4.3pGaN柵增強型結構7
1.4.4混合增強型結構7
1.4.5GaN HEMT反嚮導通8
1.5GaN晶體管的製備9
1.5.1襯底材料的選擇9
1.5.2異質外延技術10
1.5.3晶圓處理11
1.5.4器件與外部的電氣連接12
1.6GaN集成電路13
1.7本章小結16
參考文獻16
第2章 GaN晶體管的電氣特性19
2.1引言19
2.2器件的額定值19
2.2.1漏源電壓19
2.3導通電阻RDS(on)23
2.4閾值電壓25
2.5電容和電荷27
2.6反向傳輸29
2.7本章小結31
參考文獻31
第3章 GaN晶體管的驅動特性33
3.1引言33
3.2柵極驅動電壓34
3.3柵極驅動電阻36
3.4用於柵極注入晶體管的電容電流式柵極驅動電路37
3.5dv/dt抗擾度39
3.5.1導通時dv/dt控制39
3.5.2互補器件導通39
3.6di/dt抗擾度42
3.6.1器件導通和共源電感42
3.6.2關斷狀態器件di/dt43
3.7自舉和浮動電源 43
3.8瞬態抗擾度46
3.9考慮高頻因素48
3.10增強型GaN晶體管的柵極驅動器48
3.11共源共柵、直接驅動和高壓配置49
3.11.1共源共柵器件49
3.11.2直接驅動器件51
3.11.3高壓配置51
3.12本章小結52
參考文獻52
第4章 GaN晶體管電路佈局56
4.1引言56
4.2減小寄生電感56
4.3常規功率回路設計58
4.3.1橫向功率回路設計58
4.3.2垂直功率回路設計59
4.4功率回路的優化59
4.4.1集成對於寄生效應的影響60
4.5並聯GaN晶體管61
4.5.1單開關應用中的並聯GaN晶體管61
4.5.2半橋應用中的並聯GaN晶體管64
4.6本章小結66
參考文獻67
第5章 GaN晶體管的建模和測量68
5.1引言68
5.2電學建模68
5.2.1建模基礎68
5.2.2基礎建模的局限性70
5.2.3電路模擬的局限性72
5.3GaN晶體管性能測量73
5.3.1電壓測量要求75
5.3.2探測和測量技術77
5.3.3測量未接地參考信號79
5.3.4電流測量要求80
5.4本章小結80
參考文獻81
第6章 散熱管理83
6.1引言83
6.2熱等效電路83
6.2.1引線框架封裝中的熱阻83
6.2.2芯片級封裝中的熱阻84
6.2.3結-環境熱阻85
6.2.4瞬態熱阻86
6.3使用散熱片提高散熱能力87
6.3.1散熱片和熱界面材料的選擇87
6.3.2用於底部冷卻的散熱片附件88
6.3.3用於多邊冷卻的散熱片附件89
6.4系統級熱分析90
6.4.1具有分立GaN晶體管的功率級熱模型90
6.4.2具有單片GaN集成電路的功率級熱模型92
6.4.3多相系統的熱模型93
6.4.4溫度測量94
6.4.5實驗表徵96
6.4.6應用實例98
6.5本章小結101
參考文獻102
第7章 硬開關拓撲105
7.1引言105
7.2硬開關損耗分析105
7.2.1GaN晶體管的硬開關過程106
7.2.2輸出電容COSS損耗108
7.2.3導通重疊損耗110
7.2.4關斷重疊損耗116
7.2.5柵極電荷QG損耗118
7.2.6反嚮導通損耗PSD118
7.2.7反向恢復電荷QRR損耗123
7.2.8硬開關品質因數123
7.3寄生電感對硬開關損耗的影響124
7.3.1共源電感LCS的影響125
7.3.2功率回路電感對器件損耗的影響126
7.4頻率對磁特性的影響129
7.4.1變壓器129
7.4.2電感130
7.5降壓變換器實例130
7.5.1與實驗測量值比較135
7.5.2考慮寄生電感136
7.6本章小結139
參考文獻139
第8章 諧振和軟開關變換器141
8.1引言141
8.2諧振與軟開關技術141
8.2.1零電壓開關和零電流開關141
8.2.2諧振DC-DC變換器142
8.2.3諧振網絡組合142
8.2.4諧振網絡工作原理143
8.2.5諧振開關單元144
8.2.6軟開關DC-DC變換器144
8.3諧振和軟開關應用中的關鍵器件參數145
8.3.1輸出電荷QOSS145
8.3.2通過製造商數據表確定輸出電荷145
8.3.3GaN晶體管和矽 MOSFET輸出電荷比較147
8.3.4柵極電荷QG148
8.3.5諧振和軟開關應用中柵極電荷的確定148
8.3.6GaN晶體管和矽MOSFET柵極電荷比較148
8.3.7GaN晶體管和矽 MOSFET性能指標比較149
8.4高頻諧振總線變換器實例150
8.4.1諧振GaN和矽總線變換器設計152
8.4.2GaN和矽器件比較153
8.4.3零電壓開關轉換153
8.4.4效率和功率損耗比較155
8.4.5器件進一步改進對性能的影響157
8.5本章小結158
參考文獻158
第9章 射頻性能160
9.1引言160
9.2射頻晶體管和開關晶體管的區別161
9.3射頻基礎知識162
9.4射頻晶體管指標163
9.4.1射頻晶體管高頻特性的確定164
9.4.2考慮散熱的脈衝測試165
9.4.3s參數分析166
9.5使用小信號s參數的放大器設計169
9.5.1條件穩定的雙邊晶體管放大器設計169
9.6放大器設計實例170
9.6.1匹配和偏置器的網絡設計172
9.6.2實驗驗證174
9.7本章小結176
參考文獻177
第10章 DC-DC功率變換179
10.1引言179
10.2非隔離DC-DC變換器179
10.2.1帶分立器件的12VIN-1.2VOUT降壓變換器179
10.2.212VIN-1VOUT單片半橋集成電路負載點模塊183
10.2.3更高頻12VIN單片半橋集成電路負載點模塊185
10.2.428VIN-3.3VOUT負載點模塊187
10.2.5大電流應用中帶並聯GaN晶體管的48VIN-12VOUT降壓變換器187
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