功率半導體器件基礎

《功率半導體器件基礎》是電子工業出版社2013 年2月出版的圖書。

基本介紹

• 書名：功率半導體器件基礎
• 作者：B. Jayant Baliga
• 原版名稱： Fundamentals of Power Semiconductor Devices
• 譯者： 韓鄭生 陸江 宋李梅
• 類別：工業技術 > 電工技術 > 電子其他
• 出版社：電子工業出版社
• 出版時間：2013 年2月
• 開本：16

基本信息

原書名： Fundamentals of Power Semiconductor Devices

原出版社： Springer

作者： (美)B. Jayant Baliga

譯者： 韓鄭生 陸江 宋李梅

叢書名： 國外電子與通信教材系列

出版社：電子工業出版社

ISBN：9787121195259

上架時間：2013-3-11

出版日期：2013 年2月

開本：16

頁碼：566

版次：1-1

所屬分類：工業技術 > 電工技術 > 電子其他

內容簡介

《功率半導體器件基礎》系統介紹了電力電子領域廣泛套用的各類功率半導體器件。由淺入深地介紹了器件的基本結構、物理機理、設計原則及套用可靠性，內容以矽功率半導體器件為主，同時也涵蓋了新興的碳化矽功率器件。全書首先從基本半導體理論開始，依次介紹了各類常用的功率半導體器件，採用物理模型分析及數值模擬驗證結合的方式，輔助大量詳實的圖表數據，幫助讀者全面透徹理解功率半導體器件的特性。

《功率半導體器件基礎》既可作為電力電子領域相關人員入門了解功率半導體器件的參考書，亦可作為專業技術人員深入研究的資料。也適用於相關專業的本科生、研究生課程的配套教材或指導書。

目錄

《功率半導體器件基礎》

第1章 緒論

1.1 理想和典型的功率開關模型

1.2 理想和典型的功率器件參數

1.3 單極功率器件

1.4 雙極功率器件

1.5 mos雙極功率器件

1.6 單極功率器件的理想漂移區

1.7 電荷耦合結構：理想的特徵導通電阻

1.8 小結

習題

參考文獻

第2章 材料特性和傳輸物理

2.1 基本特性

2.1.1 本徵載流子濃度

2.1.2 帶隙變窄

2.1.3 內建電勢

2.1.4 零偏置耗盡寬度

2.1.5 碰撞電離係數

2.1.6 載流子遷移率

.2.2 電阻率

2.2.1 本徵電阻率

2.2.2 非本徵電阻率

2.2.3 中子嬗變摻雜

2.3 複合壽命

2.3.1 shockley-read-hall複合

2.3.2 小注入壽命

2.3.3 空間電荷產生壽命

2.3.4 複合能級最佳化

2.3.5 壽命控制

2.3.6 俄歇複合

2.4 歐姆接觸

2.5 小結

習題

參考文獻

第3章 擊穿電壓

3.1 雪崩擊穿

3.1.1 碰撞電離係數的冪定律近似

3.1.2 倍增係數

3.2 突變一維二極體

3.3 理想比通態電阻

3.4 突變穿通二極體

3.5 線性緩變結二極體

3.6 邊緣終端

3.6.1 平面結終端

3.6.2 帶浮空場環的平面結

3.6.3 帶多重浮空場環的平面結

3.6.4 帶場板的平面結

3.6.5 帶場板與場環的平面結

3.6.6 斜角邊緣終端

3.6.7 腐蝕終端

3.6.8 結終端擴展

3.7 基極開路電晶體擊穿

3.7.1 複合斜角終端

3.7.2 雙正斜角終端

3.8 表面鈍化

3.9 小結

習題

參考文獻

第4章 肖特基整流器

4.1 功率肖特基整流器結構

4.2 金屬半導體接觸

4.3 正嚮導通

4.4 反向阻斷

4.4.1 漏電流

4.4.2 肖特基勢壘降低

4.4.3 擊穿前雪崩倍增

4.4.4 碳化矽整流器

4.5 器件電容

4.6 散熱考慮

4.7 基本折中分析

4.8 器件工藝

4.9 勢壘高度調整

4.10邊緣終端

4.11小結

習題

參考文獻

第5章 p-i-n整流器

5.1 一維結構

5.1.1 複合電流

5.1.2 小注入電流

5.1.3 大注入電流

5.1.4 末端區的注入

5.1.5 載流子間的散射效應

5.1.6 俄歇複合效應

5.1.7 正嚮導通特性

5.2 碳化矽p-i-n整流器

5.3 反向阻斷

5.4 開關特性

5.4.1 正向恢復

5.4.2 反向恢復

5.5 帶緩衝層的p-i-n整流器結構

5.6 非穿通型p-i-n整流器結構

5.7 p-i-n整流器的折中曲線

5.8 小結

習題

參考文獻

第6章 功率mos場效應電晶體

6.1 理想的特徵導通電阻

6.2 器件元胞結構和工作原理

6.2.1 v-mosfet結構

6.2.2 vd-mosfet結構

6.2.3 u-mosfet結構

6.3 器件基本特性

6.4 阻斷電壓

6.4.1 終端的影響

6.4.2 漸變摻雜分布的影響

6.4.3 寄生雙極型電晶體的影響

6.4.4 元胞節距的影響

6.4.5 柵形狀的影響

6.4.6 元胞表面布局的影響

6.5 正嚮導通特性

6.5.1 mos界面物理特性

6.5.2 mos表面電荷分析

6.5.3 最大耗盡寬度

6.5.4 閾值電壓

6.5.5 溝道電阻

6.6 功率mosfet導通電阻

6.6.1 源接觸電阻

6.6.2 源區電阻

6.6.3 溝道電阻

6.6.4 積累電阻

6.6.5 jfet電阻

6.6.6 漂移區電阻

6.6.7 n+襯底電阻

6.6.8 漏接觸電阻

6.6.9 總導通電阻

6.7 功率vd-mosfet元胞最佳化

6.7.1 柵電極寬度的最佳化

6.7.2 擊穿電壓的影響

6.7.3 設計規則的影響

6.7.4 元胞布局的影響

6.8 功率u-mosfet的導通電阻

6.8.1 源接觸電阻

6.8.2 源區電阻

6.8.3 溝道電阻

6.8.4 積累區電阻

6.8.5 漂移區電阻

6.8.6 n+襯底電阻

6.8.7 漏極接觸電阻

6.8.8 總導通電阻

6.9 功率u-mosfet結構的元胞最佳化

6.9.1 垂直p型基區的接觸孔結構

6.9.2 擊穿電壓影響

6.9.3 可靠性最佳化

6.10平方關係的傳輸特性

6.11超線性傳輸特性

6.12輸出特性

6.13器件電容

6.13.1 基本mos電容

6.13.2 功率vd-mosfet結構的電容

6.13.3 功率u-mosfet結構的電容

6.13.4 等效電路

6.14柵電荷

6.14.1 柵電荷提取

6.14.2 電壓與電流關係

6.14.3 vd-mosfet與u-mosfet結構比較

6.14.4 元胞節距對vd-mosfet結構與u-mosfet結構的影響

6.15 高頻工作最佳化

6.15.1 輸入開關損耗

6.15.2 輸出開關損耗

6.15.3 柵信號延遲

6.16 開關特性

6.16.1 開啟瞬態

6.16.2 關斷瞬態

6.16.3 開關功率損耗

6.16.4 [dv/dt]能力

6.17 安全工作區

6.17.1 雙極型電晶體二次擊穿

6.17.2 mos二次擊穿

6.18 內部體二極體

6.18.1 反向恢復最佳化

6.18.2 寄生雙極型電晶體影響

6.19 高溫特性

6.19.1 閾值電壓

6.19.2 導通電阻

6.19.3 飽和區跨導

6.20 互補器件

6.20.1 p溝道結構

6.20.2 導通電阻

6.20.3 深槽結構

6.21 矽功率mosfet製造工藝

6.21.1 平面vd-mosfet工藝

6.21.2 槽形u-mosfet工藝

6.22 碳化矽器件

6.22.1 巴利加對(baliga-pair)構造

6.22.2 平面功率mosfet結構

6.22.3 禁止型平面功率mosfet結構

6.22.4 禁止型槽柵功率mosfet結構

6.23 小結

習題

參考文獻

第7章 雙極結型電晶體

7.1 功率雙極結型電晶體結構

7.2 基本工作原理

7.3 靜態阻斷特性

7.3.1 發射極開路擊穿電壓

7.3.2 基極開路擊穿電壓

7.3.3 基極發射極短路工作原理

7.4 電流增益

7.4.1 發射極注入效率

7.4.2 考慮耗盡區複合的發射極注入效率

7.4.3 基區大注入時發射極注入效率

7.4.4 基區輸運係數

7.4.5 集電極電流密度很大時的基區擴展效應

7.5 發射極電流集邊效應

7.5.1 基極小注入

7.5.2 基極大注入

7.5.3 發射極圖形

7.6 輸出特性

7.7 導通特性

7.7.1 飽和區

7.7.2 準飽和區

7.8 開關特性

7.8.1 導通過程

7.8.2 關斷過程

7.9 安全工作區

7.9.1 正向二次擊穿

7.9.2 反向二次擊穿

7.9.3 安全工作區的界限

7.10達林頓結構

7.11小結

習題

參考文獻

第8章 晶閘管

8.1 功率晶閘管結構和工作特性

8.2 阻斷特性

8.2.1 反向阻斷能力

8.2.2 正向阻斷能力

8.2.3 陰極短路

8.2.4 陰極短路的幾何結構

8.3 導通特性

8.3.1 導通狀態

8.3.2 柵極觸發電流

8.3.3 維持電流

8.4 開關特性

8.4.1 開啟時間

8.4.2 柵極設計

8.4.3 放大柵極設計

8.4.4 耐[dv/dt]能力

8.4.5 關斷過程

8.5 光控晶閘管

8.5.1 耐[di/dt]能力

8.5.2 柵極區域設計

8.5.3 光產生的電流密度

8.5.4 放大柵設計

8.6 自保護晶閘管

8.6.1 正向擊穿保護

8.6.2 [dv/dt]開啟保護

8.7 可關斷晶閘管

8.7.1 基本結構和工作原理

8.7.2 一維關斷準則

8.7.3 一維存儲時間分析

8.7.4 二維存儲時間模型

8.7.5 一維電壓上升時間模型

8.7.6 一維電流下降時間模型

8.7.7 開關能量損失

8.7.8 最大的關斷電流

8.7.9 元胞設計和版圖

8.8 三端雙向可控矽結構

8.8.1 基本結構和工作原理

8.8.2 柵觸發模型1

8.8.3 柵觸發模式2

8.8.4 耐[dv/dt]能力

8.9 小結

習題

參考文獻

第9章 絕緣柵雙極電晶體

9.1 基本器件結構

9.2 器件工作和輸出特性

9.3 器件等效電路

9.4 阻斷特性

9.4.1 對稱結構正向阻斷性能

9.4.2 對稱結構反向阻斷性能

9.4.3 對稱結構漏電流

9.4.4 非對稱結構正向阻斷性能

9.4.5 非對稱結構反向阻斷性能

9.4.6 非對稱結構漏電流

9.5 通態特性

9.5.1 通態模型

9.5.2 通態載流子分布：對稱結構

9.5.3 導通壓降：對稱結構

9.5.4 通態載流子分布：非對稱結構

9.5.5 導通壓降：非對稱結構

9.5.6 通態載流子分布：透明發射極結構

9.5.7 導通壓降：透明發射極結構

9.6 飽和電流模型

9.6.1 載流子分布：對稱結構

9.6.2 輸出特性：對稱結構

9.6.3 輸出電阻：對稱結構

9.6.4 載流子分布：非對稱結構

9.6.5 輸出特性：非對稱結構

9.6.6 輸出電阻：非對稱結構

9.6.7 載流子分布：透明發射極結構

9.6.8 輸出特性：透明發射極結構

9.6.9 輸出電阻：透明發射極結構

9.7 開關特性

9.7.1 開啟機理：正向恢復

9.7.2 關斷機理：無負載狀態

9.7.3 關斷機理：阻性負載

9.7.4 關斷機理：感性負載

9.7.5 單位周期能耗

9.8 功耗最佳化

9.8.1 對稱結構

9.8.2 非對稱結構

9.8.3 透明發射極結構

9.8.4 折中曲線的比較

9.9 互補(p溝道)結構

9.9.1 導通特性

9.9.2 開關特性

9.9.3 功耗最佳化

9.10閂鎖抑制

9.10.1 深p+擴散

9.10.2 淺p+層

9.10.3 減薄柵氧層厚度

9.10.4 雙極電流旁路

9.10.5 分流調節器結構

9.10.6 單元布局

9.10.7 抗閂鎖結構

9.11安全工作區

9.11.1 正偏安全工作區

9.11.2 反偏安全工作區

9.11.3 短路安全工作區

9.12槽柵結構

9.12.1 阻斷模式

9.12.2 導通態載流子分布

9.12.3 導通態壓降

9.12.4 開關特性

9.12.5 安全工作區

9.12.6 修正結構

9.13阻斷電壓環

9.13.1 n基區設計

9.13.2 功率mosfet基線

9.13.3 導通特性

9.13.4 折中曲線

9.14高溫工作

9.14.1 導通特性

9.14.2 閂鎖特性

9.15壽命控制技術

9.15.1 電子輻照

9.15.2 中子輻照

9.15.3 氦輻照

9.16單元最佳化

9.16.1 平面柵結構

9.16.2 槽柵結構

9.17反向傳導結構

9.18小結

習題

參考文獻

第10章 套用綜述

10.1 典型h橋拓撲

10.2 功耗分析

10.3 低直流匯流排電壓下的套用

10.4 中等直流匯流排電壓下的套用

10.5 高直流匯流排電壓下的套用

10.6 小結

習題

參考文獻