“國際電氣工程先進技術譯叢”是機械工業齣版社集中優勢資源精心打造的中高端産品,所有圖書都是精選的國外優秀電氣工程著作,主要針對新能源、智能電網、電力電子、自動控製及新能源汽車等電氣工程熱點領域。這些圖書都是由經驗豐富的業內人士編著,並由國內知名專傢翻譯,具有很高的實用性。
“國際電氣工程先進技術譯叢”的齣版目的主要是為廣大國內讀者提供一個展示國外先進技術成果的窗口,使國內讀者有一個可以更好地瞭解國外技術的平颱。“國際電氣工程先進技術譯叢”可供電氣工程及相關專業工程技術人員、科研人員及大專院校相關專業師生參考。
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《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》介紹瞭功率半導體器件的原理、結構、特性和可靠性技術,器件部分涵蓋瞭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,還包含瞭製造工藝、測試技術和損壞機理分析。就其內容的全麵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,除瞭介紹經典的功率二極管、晶閘管外,還重點介紹瞭MOSFET、IGBT等現代功率器件,頗為難得的是收入瞭近年來有關功率半導體器件的新的成果。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,相信它的翻譯齣版,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。本書適閤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産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 禁帶和本徵濃度
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 復閤�膊�生和非平衡載流子的壽命
2.7.1 本徵復閤機理
2.7.2 復閤中心上的復閤和産生
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�睼特性
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 斜麵終端結構
4.7.2 平麵結終端結構
4.7.3 雙嚮阻斷器件的結終端
4.8 鈍化
4.9 復閤中心
4.9.1 用金和鉑作為復閤中心
4.9.2 輻射引入的復閤中心
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、特性和可靠性目錄
第5章 pin二極管
5.1 pin二極管的結構
5.2 pin二極管的I�睼特性
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 載流子的分布
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 發射極復閤、有效載流子壽命和正嚮特性
5.4.6 正嚮特性和溫度的關係
5.5 儲存電荷和正嚮電壓之間的關係
5.6 功率二極管的開通特性
5.7 功率二極管的反嚮恢復
5.7.1 定義
5.7.2 與反嚮恢復有關的功率損耗
5.7.3 反嚮恢復:二極管中電荷的動態
5.7.4 具有最佳反嚮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�舶氳繼褰岬腦�理
6.2 肖特基結的I�睼特性
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�睼特性
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、電場再分布和二次擊穿
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�睼特性
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 雙嚮晶閘管
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�睼特性
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 IGBT
10.1 功能模式
10.2 IGBT的I�睼特性
10.3 IGBT的開關特性
10.4 基本類型:PT�睮GBT和NPT�睮GBT
10.5 IGBT中的等離子體分布
10.6 提高載流子濃度的現代IGBT
10.6.1 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 具有雙嚮阻斷能力的IGBT
10.8 逆導型IGBT
10.9 展望
參考文獻
第11章 功率器件的封裝和可靠性
11.1 封裝技術麵臨的挑戰
11.2 封裝類型
11.2.1 餅形封裝
11.2.2 TO係列及其派生
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 高溫反嚮偏置試驗
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、Ⅲ
12.6.2 短路的熱、電應力
12.6.3 過電流的關斷和動態雪崩
12.7 宇宙射綫造成的失效
12.8 失效分析
參考文獻
第13章 功率器件的感應振蕩和電磁乾擾
13.1 電磁乾擾的頻率範圍
13.2 LC振蕩
13.2.1 並聯IGBT的關斷振蕩
13.2.2 階躍二極管的關斷振蕩
13.3 渡越時間振蕩
13.3.1 等離子體抽取渡越時間(PETT)振蕩
13.3.2 動態碰撞電離渡越時間(IMPATT)振蕩
參考文獻
第14章 電力電子係統
14.1 定義和基本特徵
14.2 單片集成係統——功率IC
14.3 印刷電路闆上的係統集成
14.4 混閤集成
參考文獻
附錄A Si與4H�睸iC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
這本書,我隻能說,對於想要深入理解功率半導體器件的朋友來說,絕對是一次不容錯過的體驗。作者在講解器件的特性時,仿佛是一位經驗豐富的老師,循循善誘,將那些看似復雜的概念一一分解。我特彆喜歡書中對器件損耗的分析,從導通損耗到開關損耗,再到漏電損耗,作者都給齣瞭詳盡的計算模型和影響因素的分析。例如,在討論導通損耗時,他不僅僅是給齣RDS(on)這個參數,還詳細分析瞭不同溫度、柵極電壓、以及漏極電流對RDS(on)的影響,並且給齣瞭具體的公式推導。這對於我在選擇閤適的器件,尤其是在考慮散熱設計時,提供瞭非常寶貴的參考。書中對器件的開關特性也做瞭深入的剖析,特彆是關於柵極電荷的講解,讓我對MOSFET的瞬態響應有瞭更清晰的認識。作者通過圖示和文字相結閤的方式,生動地展現瞭柵極電荷在開關過程中的變化,以及如何通過選擇閤適的柵極電阻來優化開關速度和降低損耗。這對於我在設計高速開關電路時,避免振蕩和提高效率,起到瞭決定性的作用。另外,書中對於不同器件在不同工作模式下的參數解讀也做得非常細緻,比如對IGBT的反嚮恢復特性,對SCR的觸發特性,都做瞭詳細的說明。我感覺作者在寫作時,充分考慮到瞭讀者可能遇到的實際問題,並給齣瞭相應的解決方案和建議。這本書的價值,不僅僅在於知識的傳遞,更在於它能夠幫助讀者建立起一套嚴謹的工程思維,從而更好地應對實際工作中的挑戰。
評分我必須說,這本書簡直是我在功率半導體領域探索之旅中的一盞明燈。作者的寫作風格非常獨特,他能夠將那些抽象的物理概念,通過生動形象的語言和精美的插圖,變得通俗易懂。我特彆喜歡他對器件的建模和仿真部分,作者不僅給齣瞭各種數學模型,還結閤瞭一些常用的仿真軟件,演示瞭如何利用這些模型來預測器件的性能。例如,他演示瞭如何使用SPICE模型來模擬MOSFET的開關過程,並分析瞭不同參數設置對仿真結果的影響。這對於我進行電路仿真和優化,節省瞭大量的時間和精力。書中對各種功率器件的性能指標進行瞭詳細的對比分析,從耐壓、電流能力、開關速度,到導通壓降、漏電電流,都給齣瞭清晰的量化數據和解釋。這讓我能夠快速地根據應用需求,選擇齣最適閤的器件。作者還對一些前沿的功率半導體技術,比如寬禁帶半導體器件(SiC和GaN)的發展趨勢和應用前景進行瞭展望,這讓我對未來的技術方嚮有瞭更深的認識。而且,書中對器件的過載能力和保護措施的講解也相當到位,這對於保證電路的安全運行至關重要。總的來說,這本書不僅是一本技術手冊,更是一本能夠激發讀者對功率半導體技術學習興趣的啓濛讀物,它讓我看到瞭這個領域巨大的潛力和美好的未來。
評分這本書的內容,簡直是為我量身定做的。我是一名從事電力電子設備研發多年的工程師,一直在尋找一本能夠全麵、深入、且具有指導意義的關於功率半導體器件的著作。而這本《功率半導體器件:原理、特性和可靠性》完全超齣瞭我的預期。作者在講解過程中,非常注重理論與實踐的結閤,他不僅僅是闡述瞭器件的原理,還詳細介紹瞭實際應用中可能遇到的問題以及相應的解決方案。我尤其欣賞他對器件選擇的指導,不僅僅是提供參數錶,而是深入分析瞭不同應用場景下,對器件性能的側重點要求,以及如何根據這些要求進行權衡和選擇。例如,在設計高頻開關電源時,作者會強調開關損耗和柵極電荷的重要性,並推薦選擇具有低柵極電荷和快速開關速度的器件。而在設計大功率電機驅動時,則會側重於器件的導通損耗和熱管理能力。書中關於器件的測試和測量方法也寫得非常詳盡,從靜態參數測量到動態參數測試,都給齣瞭具體的步驟和注意事項。這對於我進行器件的選型評估和質量控製,提供瞭非常有效的參考。而且,書中對一些常見的故障模式和排除方法也做瞭詳細的介紹,這大大提高瞭我的故障診斷能力。這本書的價值,在於它能夠幫助讀者建立起一個係統性的功率半導體器件知識體係,並將其有效地應用於實際工程中,解決實際問題。
評分終於入手瞭這本《功率半導體器件:原理、特性和可靠性》,簡直是功率器件領域的一本寶藏!作為一名剛入行不久的工程師,我一直在尋找一本能夠係統梳理功率器件知識的讀物,這本書無疑滿足瞭我的需求。我尤其欣賞的是它對器件原理的講解,不是那種浮光掠影的介紹,而是深入到半導體物理的底層,例如 PN 結的形成、少數載流子的注入與擴散、以及各種溝道導電機製的詳細闡述,都寫得非常透徹。我之前對 MOSFET 的開關特性一直有些模糊的概念,但看瞭這本書後,對柵極電容、閾值電壓、以及不同導通模式下的漏極電流行為有瞭清晰的理解,這對於我設計驅動電路至關重要。而且,作者在介紹不同類型器件時,比如 BJT、MOSFET、IGBT、Thyristor 等,不僅僅列舉瞭它們的結構和基本工作原理,還深入分析瞭它們各自的優缺點、適用場景以及在不同應用中的性能錶現。例如,在討論 IGBT 時,作者花瞭相當大的篇幅來解析其正嚮導通壓降與開關速度之間的權衡,以及如何通過改進結構來優化這兩項關鍵指標,這對我理解為何在某些高壓大功率場閤 IGBT 比 MOSFET 更受歡迎提供瞭有力的解釋。書中還穿插瞭一些實際應用的案例分析,比如在開關電源、電機驅動等領域的應用,這使得理論知識與實際工程緊密結閤,非常有啓發性。即使是關於器件的可靠性部分,我也覺得寫得非常到位,從失效模式的分析到可靠性測試的方法,都涉及到瞭,這對於延長産品壽命,降低維護成本非常有幫助。總的來說,這本書為我構建瞭一個紮實的功率半導體器件知識體係,讓我能夠更有信心地去進行相關的設計和開發工作。
評分這本書的質量,真的超乎我的預期。我一直認為功率半導體器件是電力電子領域的核心,但很多資料都過於晦澀難懂,或者過於理論化,缺乏實際應用指導。而這本《功率半導體器件:原理、特性和可靠性》則恰恰填補瞭這一空白。讓我印象深刻的是,作者在講解器件的可靠性部分,不是簡單地列舉一些失效機理,而是從材料、製造工藝、以及工作環境等多個維度,深入剖析瞭導緻器件失效的根本原因。例如,他詳細討論瞭高溫、高濕、以及電應力對器件壽命的影響,並給齣瞭相應的加速壽命測試方法和可靠性評估模型。這對於我理解器件的長期穩定性,以及如何通過設計來提高係統的可靠性,提供瞭非常重要的理論依據。書中關於熱管理的部分也寫得非常齣色,從器件本身的發熱機製,到散熱器的設計,再到整體的散熱方案,都給齣瞭詳細的指導。我之前在設計一個大功率電源時,就遇到瞭散熱瓶頸,但看瞭這本書後,我對如何選擇閤適的散熱器,以及如何優化風道設計有瞭更清晰的思路,最終成功解決瞭問題。而且,書中對不同器件的封裝形式及其對散熱和可靠性的影響也做瞭詳細的介紹,這讓我明白瞭為什麼在不同的應用場景下,會選擇不同的封裝。這本書的價值,不僅僅體現在知識的廣度上,更在於其深度和實用性,它是一本真正能夠幫助工程師解決實際問題的工具書。
評分這麼好的書,送來摺瞭,太可惜瞭。
評分剛剛
評分想深入瞭解的可以看看
評分主要應用在通訊領域,如移動電話、遠程數據監控、短信提醒發送、
評分滿意
評分好書這是一個湊字的産品評價
評分專業
評分這本書內容很不錯,但是紙張好像有點薄,跟我小學一年級在學校門口買的盜版練習冊差不多
評分挺實用的,材質還不錯,像是正版的。
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