电力半导体新器件及其制造技术 9787111475729 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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王彩琳著 著

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出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111475729

商品编码：29623264348

包装：平装

出版时间：2015-06-01

基本信息

书名:电力半导体新器件及其制造技术

定价：99.00元

售价：74.3元,便宜24.7元,折扣75

作者:王彩琳著

出版社：机械工业出版社

出版日期：2015-06-01

ISBN：9787111475729

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

内容提要

本书介绍了电力半导体器件的结构、原理、特性、设计、制造工艺、可靠性与失效机理、应用共性技术及数值模拟方法。内容涉及功率二极管、晶闸管及其集成器件（包括GTO、IGCT、ETO及MTO）、功率MOSFET、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)以及电力半导体器件的功率集成技术、结终端技术、制造技术、共性应用技术、数值分析与仿真技术。重点对功率二极管的快软恢复控制、GTO的门极硬驱动、IGCT的透明阳极和波状基区、功率MOSFET的超结及IGBT的电子注入增强（IE）等新技术进行了详细介绍。
　　本书可作为电子科学与技术、电力电子与电气传动等学科的本科生、研究生专业课程的参考书，也可供从事电力半导体器件制造及应用的工程技术人员和有关科技管理人员参考。

目录

电力电子新技术系列图书序言
前言
章绪论
1.1 电力半导体器件概述
1.1.1 与电力电子技术关系
1.1.2 定义与分类
1.2 发展概况
1.2.1 电力半导体器件的发展
1.2.2 制造技术的发展
参考文献
第2章 功率二极管
2.1 普通功率二极管
2.1.1 结构类型
2.1.2 工作原理与I-U特性
2.1.3 静态与动态特性
2.2 快速软恢复二极管
2.2.1 结构类型
2.2.2 软恢复的机理及控制
2.3 功率肖特基二极管
2.3.1 结构类型与制作工艺
2.3.2 工作原理与I-U特性
2.3.3 静态特性
2.4 功率二极管的设计
2.4.1 普通功率二极管的设计
2.4.2 快速软恢复二极管的设计
2.4.3 功率肖特基二极管的设计
2.5 功率二极管的应用与失效分析
2.5.1 安全工作区及其限制因素
2.5.2 失效分析
2.5.3 特点与应用范围
参考文献
第3章 晶闸管及其集成器件
……
第4章 功率MOSFET
第5章 绝缘栅双极型晶体管
第6章 功率集成技术
第7章 电力半导体器件的结终端技术
第8章 电力半导体器件的制造技术
第9章 电力半导体器件的应用共性技术
0章 电力半导体器件的数值分析与仿真技术

作者介绍

文摘

序言

探索未来能源的基石：先进电力电子器件与尖端制造工艺 在能源转型与工业升级的澎湃浪潮中，电力电子技术扮演着至关重要的角色。它不仅是实现能源高效利用、降低能耗的关键，更是驱动新能源发展、提升工业自动化水平的强大引擎。本书旨在为广大电子工程师、材料科学家、科研工作者以及相关专业的学生提供一个全面而深入的视角，洞悉当前电力半导体领域最前沿的器件革新与制造技术的演进。我们将超越传统理论的框架，聚焦于那些正在重塑电力电子格局的新型材料、器件结构以及与之相匹配的精密制造工艺，从而揭示未来能源系统的高效、可靠与可持续发展的奥秘。 第一章：电力电子器件的革新浪潮——超越硅的界限 传统电力电子器件主要基于硅（Si）材料，其性能已接近理论极限，难以满足日益增长的高压、高频、高功率密度以及极端工作环境的需求。本章将深入探讨新一代宽禁带（WBG）半导体材料——碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）——的崛起及其颠覆性影响。我们将详细解析SiC材料独特的物理化学性质，如高击穿电场、高热导率和高电子迁移率，是如何赋予SiC器件在耐高压、耐高温和低损耗方面的卓越表现，使其成为高压大功率应用（如电动汽车充电桩、轨道交通、工业电机驱动、电网输配电等）的理想选择。 同样，GaN材料以其更高的击穿电场和电子迁移率，在实现更高开关频率、更小体积和更高功率密度的电力电子转换器方面展现出巨大潜力。本章将深入剖析GaN器件（如HEMT）的工作原理、优势特点及其在消费电子充电器、数据中心电源、通信基站等中高频应用领域的广泛前景。我们将重点关注不同SiC和GaN器件类型，如MOSFET、二极管、HEMT等的结构设计、电学特性以及在实际应用中面临的挑战与解决方案。 第二章：新型器件结构与集成技术——提升性能的维度 材料的革新只是第一步，更精巧的器件结构设计和先进的集成技术才是释放其全部潜力的关键。本章将聚焦于当前电力半导体器件在结构层面上的创新探索。我们将探讨平面型、沟槽型等不同MOSFET结构的演变，以及如何通过优化栅极结构、源极/漏极设计等来降低导通电阻、栅极电荷和输出电容，从而进一步提升器件的开关速度和效率。 特别地，我们将深入研究功率模块（Power Module）的发展趋势。模块化设计是将多个功率器件、驱动电路、保护电路甚至控制电路集成在一个封装内的解决方案，旨在提高功率密度、可靠性和易用性。本章将详细阐述不同类型的功率模块，如IGBT模块、MOSFET模块、SiC/GaN功率模块，以及它们在结构设计（如芯片排列、互连技术、散热设计）上的技术演进。我们将关注三维堆叠（3D stacking）、晶圆级封装（Wafer-level packaging）、系统级封装（System-in-package, SiP）等前沿技术，如何通过实现器件与电路的高度集成，大幅提升功率密度和性能。 此外，本章还将探讨功率集成电路（Power IC）的发展。将功率开关、驱动、控制和保护功能集成到单个芯片上，能够显著减小系统尺寸，降低成本，并提高集成度和智能化水平。我们将分析不同功率集成电路的架构、设计挑战以及在消费电子、物联网等领域的应用潜力。 第三章：精密制造技术——赋能下一代电力电子器件 先进电力半导体器件的实现，离不开与之相匹配的、高度精密的制造工艺。本章将深入探讨支撑这些新兴器件发展的关键制造技术。对于SiC和GaN等宽禁带材料，其晶体生长、外延生长、掺杂、刻蚀等工艺都面临着独特的挑战。我们将详细介绍SiC衬底的制备技术，包括高温化学气相沉积（CVD）、物理气相输运（PVT）等方法，以及如何控制晶体缺陷，提高材料质量。 在GaN外延生长方面，我们将重点关注横向外延生长（Lateral Epitaxial Growth, LEG）和垂直外延生长（Vertical Epitaxial Growth）等技术，以及如何通过选择合适的衬底（如蓝宝石、碳化硅、硅）和生长模式来获得高质量的GaN薄膜。我们将探讨电子束曝光（E-beam Lithography）、纳米压印（Nanoimprint Lithography）等超精密图形化技术，在实现亚微米甚至纳米级沟道结构和栅极电极方面的作用。 此外，本章还将关注关键的器件加工步骤，如高介电常数（High-k）栅介质的沉积、欧姆接触的形成、金属互连的工艺优化等。我们将探讨如何通过先进的退火工艺、溅射工艺、化学机械抛光（CMP）等来提高器件的性能和可靠性。同时，先进的封装技术，如引线键合（Wire Bonding）、倒装芯片（Flip-chip）、铜柱凸点（Copper Pillar Bump）等，以及如何实现器件与基板之间低阻抗、高可靠性的连接，也将是本章的重点。 第四章：可靠性与测试技术——保障电力电子系统的稳健运行 电力电子器件的工作环境往往极端且复杂，对器件的可靠性提出了极高的要求。本章将深入探讨电力半导体器件的可靠性评估与提升策略。我们将分析导致器件失效的各种机理，包括热击穿、电迁移、栅氧化层击穿、ESD（静电放电）损伤等，并介绍评估这些失效机理的加速寿命试验方法，如高温高湿偏压（HHBT）、温度循环（TC）、高加速应力试验（HAST）等。 我们将重点关注SiC和GaN器件在高温、高压、高频工作条件下的可靠性挑战，以及如何通过材料选择、结构设计优化、封装材料选择和制造工艺控制来提高其长期可靠性。例如，如何解决SiC MOSFET栅氧化层在高电场下的可靠性问题，以及GaN HEMTs的栅极肖特基接触在长时间工作后的稳定性问题。 同时，本章还将介绍电力电子器件的测试技术。这包括直流参数测试、交流参数测试、开关损耗测试、热阻测试等。我们将重点关注如何针对SiC和GaN等新材料器件开发定制化的测试方法和设备，以准确评估其性能和可靠性。此外，对功率模块的系统级可靠性测试，以及在线监测和故障诊断技术，也将是本章的重要内容。 第五章：应用前景与未来展望——塑造绿色能源的未来 本章将汇聚前述内容，展望先进电力半导体器件在各个领域的广阔应用前景，并探讨该领域未来的发展趋势。我们将重点分析SiC和GaN器件在电动汽车（EV）中的驱动系统、车载充电机、热管理系统中的应用，以及它们如何助力提升电动汽车的续航里程、充电速度和整体能效。 在新能源发电领域，我们将探讨SiC和GaN器件在光伏逆变器、风力发电变流器中的应用，如何实现更高的功率转换效率，降低发电成本，加速可再生能源的普及。在智能电网方面，我们将分析其在柔性交流输电系统（FACTS）、高压直流输电（HVDC）、智能变电站中的作用，如何实现电能的高效传输、灵活调度和可靠供应。 此外，本章还将关注这些新兴器件在数据中心电源、5G通信基站、航空航天、轨道交通以及工业自动化等领域的应用潜力。我们将探讨未来电力电子技术可能的发展方向，例如，柔性电力电子器件、集成光电的功率器件、智能功率模块、以及利用人工智能（AI）进行器件设计与制造工艺优化的趋势。 本书力求通过系统性的论述和深入的技术剖析，为读者勾勒出电力半导体领域激动人心的现状与未来。我们希望通过本书，激发读者对这一关键技术领域的深入研究兴趣，并为推动能源革命和工业进步贡献一份力量。

评分☆☆☆☆☆

评价五： 这本书的封面设计非常有辨识度，一看就知道是属于技术类书籍，其简洁的设计风格也符合我个人的阅读偏好。我一直关注电力电子技术的最新发展，特别是那些能够颠覆现有技术的创新。这本书的标题“电力半导体新器件及其制造技术”正好契合了我对这一领域的好奇心。我之所以选择这本书，是因为我希望能够了解当前电力半导体领域有哪些突破性的新器件，以及这些新器件是如何通过创新的制造技术实现的。例如，我一直对碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）等宽禁带半导体材料在电力电子器件中的应用感到着迷，这本书很可能对此有深入的探讨。此外，制造技术是实现这些新器件的基础，因此，书中关于先进制造工艺的介绍也让我充满期待。我希望这本书能为我提供关于未来电力半导体器件发展趋势的洞察，并为我的科研或工程项目提供灵感。

评分☆☆☆☆☆

评价四： 这本书的装帧设计非常专业，封面线条硬朗，配色沉稳，给人一种可靠、扎实的感觉。我一直从事电力电子系统的设计工作，深知器件的选择和性能对整个系统的效率和成本有着决定性的影响。这本书的标题直接点出了“新器件”和“制造技术”，这让我看到了它可能带来的革新性内容。我个人对能够提高功率密度、降低开关损耗的器件技术非常感兴趣，例如，文中提到的GaN HEMT等。同时，制造技术的进步往往是推动器件发展的关键，因此，书中关于先进制造工艺的介绍也让我充满期待。我希望能够从中了解到如何通过改进制造流程来优化器件的性能，以及如何应对当前半导体制造面临的挑战。作为一本技术专著，我预期这本书会包含大量的理论推导、实验数据和案例分析，这对我进行工程实践具有重要的参考价值。

评分☆☆☆☆☆

评价三： 我最近在研究新能源领域中的电力转换技术，而高性能的电力半导体器件是实现高效能量转换的关键。这本书的书名《电力半导体新器件及其制造技术》引起了我的注意，这正是我目前迫切需要了解的知识。虽然我还没有深入阅读，但我注意到这本书涵盖了从器件结构到制造工艺的完整链条，这对我理解整个电力半导体产业链非常有帮助。我特别关注书中关于新型半导体材料（如碳化硅、氮化镓）在器件中的应用，以及这些材料的独特制造工艺。我相信，随着新能源汽车、智能电网等领域的快速发展，对高效、高可靠性电力半导体器件的需求将持续增长，而书中介绍的新型器件和制造技术很可能就是未来的发展方向。这本书的出版，无疑为我们提供了了解这些前沿技术的宝贵资源。从书的厚度来看，内容应该相当丰富，相信会给我带来不少收获。

评分☆☆☆☆☆

评价二： 这本书的封面设计非常简洁大气，一看就知道是偏向技术类而非科普类的读物。我个人对半导体器件的制造工艺一直抱有浓厚的兴趣，尤其是那些能够提升器件性能、降低损耗的新型制造技术。这本书的标题正好触及了这个核心点，让我觉得它可能会提供一些我一直在寻找的深入见解。虽然我还没有开始细读，但随手翻阅了几页，发现其中涉及了一些关于材料生长、刻蚀、掺杂等微观层面的技术细节，这些内容对于我理解器件的物理机制至关重要。同时，书中的一些专业术语和缩写也表明了其内容的深度和广度。我期待在这本书中能看到一些关于如何克服现有制造瓶颈、如何实现更高集成度和更高效率的讨论。作为一名工程师，我最关心的是技术的可行性和实际应用前景，希望这本书能够在这方面有所启发。从视觉上看，书的尺寸适中，便于携带和查阅。

评分☆☆☆☆☆

评价一： 这本书的印刷质量相当不错，纸张厚实，字体清晰，阅读体验很舒适。我原本是抱着学习一些电力电子基础知识的目的来挑选的，但拿到这本书后，发现它侧重于更前沿的领域，这让我有些意外，但也激发了我进一步探索的兴趣。书中的一些图表和示意图画得非常精美，有助于理解复杂的概念。封面设计也很有科技感，一看就知道是专业领域的书籍。虽然我还没有深入阅读里面的具体内容，但从目录来看，涉及的主题非常广泛，从MOSFET、IGBT到SiC、GaN等新型材料的器件，以及相应的制造工艺，这些都是目前电力电子领域的热点和难点。这本书的出版时间也比较新，理论上能反映最新的研究成果和产业动态。我希望通过阅读这本书，能够对电力半导体器件的发展趋势有一个更宏观的认识，并了解一些关键的技术瓶颈和解决方案。从整体的装帧和排版来看，这本书的诚意十足，作为一本技术参考书，它的专业性和严谨性应该是有保证的。