電力半導體新器件及其製造技術

《電力半導體新器件及其製造技術》是2015年機械工業出版社出版的圖書，作者是王彩琳。

基本介紹

• 中文名：電力半導體新器件及其製造技術
• 作者：王彩琳
• ISBN：9787111475729
• 定價：99.00
• 出版社：機械工業出版社
• 出版時間：2015-06
• 裝幀：平裝
• 開本：16
• 叢書名：電力電子新技術系列圖書

內容簡介

本書介紹了電力半導體器件的結構、原理、特性、設計、製造工藝、可靠性與失效機理、套用共性技術及數值模擬方法。內容涉及功率二極體、晶閘管及其集成器件（包括GTO、IGCT、ETO及MTO）、功率MOSFET、絕緣柵雙極型電晶體(IGBT)以及電力半導體器件的功率集成技術、結終端技術、製造技術、共性套用技術、數值分析與仿真技術。重點對功率二極體的快軟恢復控制、GTO的門極硬驅動、IGCT的透明陽極和波狀基區、功率MOSFET的超結及IGBT的電子注入增強（IE）等新技術進行了詳細介紹。

本書可作為電子科學與技術、電力電子與電氣傳動等學科的本科生、研究生專業課程的參考書，也可供從事電力半導體器件製造及套用的工程技術人員和有關科技管理人員參考。

目錄

前言

第1章緒論1

1.1電力半導體器件概述1

1.1.1與電力電子技術關係1

1.1.2定義與分類3

1.2發展概況6

1.2.1電力半導體器件的發展6

1.2.2製造技術的發展10

參考文獻13

第2章功率二極體14

2.1普通功率二極體14

2.1.1結構類型14

2.1.2工作原理與I-U特性15

2.1.3靜態與動態特性17

2.2快速軟恢復二極體24

2.2.1結構類型25

2.2.2軟恢復的機理及控制28

2.3功率肖特基二極體35

2.3.1結構類型與製作工藝36

2.3.2工作原理與I-U特性38

2.3.3靜態特性39

2.4功率二極體的設計43

2.4.1普通功率二極體的設計43

2.4.2快速軟恢復二極體的設計45

2.4.3功率肖特基二極體的設計47

2.5功率二極體的套用與失效分析48

2.5.1安全工作區及其限制因素48

2.5.2失效分析51

2.5.3特點與套用範圍53

參考文獻54

第3章晶閘管及其集成器件57

3.1普通晶閘管結構57

3.1.1結構類型57

3.1.2工作原理與特性60

3.1.3靜態與動態特性65

3.2門極關斷晶閘管（GTO）76

3.2.1結構概述76

3.2.2工作原理與特性79

3.2.3靜態與動態特性82

3.2.4硬驅動技術86

3.3集成門極換流晶閘管（IGCT）88

3.3.1結構特點88

3.3.2工作原理與I-U特性92

3.3.3靜態與動態特性97

3.3.4關鍵技術及其原理100

3.3.5驅動電路與特性參數111

3.4其他集成器件116

3.4.1發射極關斷晶閘管（ETO）116

3.4.2MOS關斷晶閘管（MTO）119

3.5晶閘管的設計122

3.5.1設計方法概述122

3.5.2超高壓晶閘管的設計125

3.5.3大電流GTO的設計128

3.5.4IGCT的設計131

3.6晶閘管的套用可靠性與失效分析136

3.6.1普通晶閘管的失效分析136

3.6.2GTO的可靠性與失效分析138

3.6.3IGCT的可靠性與失效分析142

3.6.4晶閘管的特點與套用範圍149

參考文獻150

第4章功率MOSFET155

4.1功率MOSFET的結構類型及特點155

4.1.1基本結構156

4.1.2橫向結構158

4.2功率MOSFET的工作原理與特性159

4.2.1等效電路159

4.2.2工作原理與特性參數160

4.2.3靜態與動態特性167

4.3超結MOSFET180

4.3.1基本結構及等效電路181

4.3.2派生結構182

4.3.3靜態與動態特性185

4.4功率MOSFET的設計190

4.4.1縱向結構的設計190

4.4.2橫向結構的設計191

4.5功率MOSFET的套用可靠性與失效分析194

4.5.1套用可靠性194

4.5.2失效分析196

4.5.3特點與套用範圍201

參考文獻201

第5章絕緣柵雙極型電晶體（IGBT）205

5.1普通IGBT205

5.1.1結構特點與典型工藝205

5.1.2工作原理與I-U特性211

5.1.3靜態與動態特性218

5.2注入增強型IGBT234

5.2.1結構特點與典型工藝234

5.2.2工作原理與注入增強效應238

5.2.3靜態與動態特性242

5.3集成化IGBT245

5.3.1逆阻IGBT245

5.3.2雙向IGBT247

5.3.3逆導IGBT249

5.3.4雙模式IGBT253

5.3.5超結IGBT254

5.4IGBT的設計257

5.4.1縱向結構的設計257

5.4.2橫向結構的設計260

5.4.3防閂鎖的設計264

5.5IGBT的套用可靠性與失效分析266

5.5.1可靠性266

5.5.2失效分析273

5.5.3套用與發展趨勢280

參考文獻282

第6章功率集成技術287

6.1功率集成技術簡介287

6.1.1功率集成概念287

6.1.2功率集成形式287

6.1.3功率集成意義288

6.2功率積體電路289

6.2.1概述289

6.2.2電場調製技術290

6.2.3橫向高壓器件292

6.2.4隔離技術308

6.2.5設計技術314

6.2.6發展與套用範圍318

6.3功率模組320

6.3.1概述320

6.3.2基本構成321

6.3.3封裝技術325

6.3.4特能與可靠性333

6.3.5失效分析與安全性339

6.3.6發展趨勢341

參考文獻342

第7章電力半導體器件的結終端技術347

7.1常見的結終端技術347

7.1.1平面結終端技術347

7.1.2台面結終端技術352

7.1.3結終端特性的表征357

7.1.4結終端的製作工藝358

7.2常用結終端結構359

7.2.1功率二極體的結終端結構360

7.2.2MOS型淺結器件的結終端結構361

7.2.3晶閘管的結終端結構363

7.2.4HVIC的結終端結構365

7.3結終端結構的設計366

7.3.1概述366

7.3.2淺結器件複合結終端的設計369

7.3.3深結器件複合結終端的設計372

參考文獻376

第8章電力半導體器件的製造技術380

8.1概述380

8.1.1發展概況380

8.1.2主要製造技術內容381

8.2襯底材料製備技術382

8.2.1矽襯底382

8.2.2SOI襯底384

8.3基本製造工藝385

8.3.1熱氧化385

8.3.2熱擴散388

8.3.3離子注入398

8.3.4光刻與刻蝕403

8.3.5化學氣相澱積410

8.3.6物理氣相澱積413

8.3.7背面減薄工藝414

8.3.8PIC典型工藝415

8.4壽命控制技術417

8.4.1少子壽命417

8.4.2吸雜技術419

8.4.3輻照技術421

8.4.4套用舉例426

8.5矽-矽直接鍵合技術429

8.5.1技術特點429

8.5.2鍵合的機理與方法430

8.5.3套用舉例432

8.6封裝技術438

8.6.1中小功率器件的封裝438

8.6.2大功率器件的封裝441

參考文獻443

第9章電力半導體器件的套用共性技術449

9.1電力半導體器件的驅動電路449

9.1.1概述449

9.1.2電流驅動450

9.1.3電壓驅動453

9.2電力半導體器件的串並聯技術455

9.2.1概述455

9.2.2功率二極體的串並聯456

9.2.3普通晶閘管的串並聯458

9.2.4GTO的串並聯460

9.2.5IGCT的串並聯462

9.2.6IGBT模組的串並聯465

9.3電力半導體器件的過應力保護469

9.3.1概述469

9.3.2保護元器件473

9.3.3吸收電路476

9.3.4保護電路477

9.3.5軟開關技術485

9.4電力半導體器件的熱傳輸與熱分析486

9.4.1功耗486

9.4.2熱傳輸與熱阻488

9.4.3熱分析493

9.5電力半導體器件的合理使用496

9.5.1可靠性496

9.5.2有效保護497

9.5.3降額使用498

參考文獻498

第10章電力半導體器件的數值

分析與仿真技術500

10.1數值分析方法500

10.1.1概述500

10.1.2電特性仿真502

10.1.3熱特性仿真504

10.2MEDICI軟體使用實例506

10.2.1使用方法506

10.2.2仿真實例508

10.3ISE軟體使用實例519

10.3.1DIOS模組519

10.3.2MDRAW模組523

10.3.3DESSIS模組533

10.4ANSYS軟體使用實例542

10.4.1軟體介紹543

10.4.2分析實例544

參考文獻554