電力半導體新器件及其製造技術 機械工業齣版社 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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王彩琳著 著

圖書標籤:

• 電力半導體
• 功率器件
• 半導體製造
• SiC
• GaN
• IGBT
• MOSFET
• 電力電子
• 器件物理
• 機械工業齣版社

店鋪： 北京群洲文化專營店

齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111475729

商品編碼：29482624395

包裝：平裝

齣版時間：2015-06-01

基本信息

書名：電力半導體新器件及其製造技術

定價：99.00元

作者：王彩琳著

齣版社：機械工業齣版社

齣版日期：2015-06-01

ISBN：9787111475729

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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本書介紹瞭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、應用共性技術及數值模擬方法。內容涉及功率二極管、晶閘管及其集成器件（包括GTO、IGCT、ETO及MTO）、功率MOSFET、絕緣柵雙極型晶體管(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、共性應用技術、數值分析與仿真技術。重點對功率二極管的快軟恢復控製、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）等新技術進行瞭詳細介紹。
　　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應用的工程技術人員和有關科技管理人員參考。

目錄

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電力電子新技術係列圖書序言
前言
章緒論
1.1 電力半導體器件概述
1.1.1 與電力電子技術關係
1.1.2 定義與分類
1.2 發展概況
1.2.1 電力半導體器件的發展
1.2.2 製造技術的發展
參考文獻
第2章 功率二極管
2.1 普通功率二極管
2.1.1 結構類型
2.1.2 工作原理與I-U特性
2.1.3 靜態與動態特性
2.2 快速軟恢復二極管
2.2.1 結構類型
2.2.2 軟恢復的機理及控製
2.3 功率肖特基二極管
2.3.1 結構類型與製作工藝
2.3.2 工作原理與I-U特性
2.3.3 靜態特性
2.4 功率二極管的設計
2.4.1 普通功率二極管的設計
2.4.2 快速軟恢復二極管的設計
2.4.3 功率肖特基二極管的設計
2.5 功率二極管的應用與失效分析
2.5.1 安全工作區及其限製因素
2.5.2 失效分析
2.5.3 特點與應用範圍
參考文獻
第3章 晶閘管及其集成器件
……
第4章 功率MOSFET
第5章 絕緣柵雙極型晶體管
第6章 功率集成技術
第7章 電力半導體器件的結終端技術
第8章 電力半導體器件的製造技術
第9章 電力半導體器件的應用共性技術
0章 電力半導體器件的數值分析與仿真技術

作者介紹

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文摘

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序言

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探索未來能源轉換的核心：電力半導體新器件及其製造技術 在日新月異的科技浪潮中，能源的有效利用與高效轉換已成為驅動人類社會可持續發展的關鍵。而在這場變革的最前沿，電力半導體器件以其卓越的性能和無限的潛力，正扮演著越來越重要的角色。它們是現代電力電子係統的“心髒”，支撐著從微型消費電子到龐大工業設備，乃至新能源汽車、智能電網等眾多尖端領域的蓬勃發展。 本書將深入剖析當前電力半導體領域的最新研究成果與前沿技術，重點聚焦於新興器件的原理、特性、應用以及其背後至關重要的製造工藝。我們並非僅僅停留在對現有技術的羅列，而是旨在揭示這些“新麵孔”為何能夠突破傳統器件的局限，實現更低的損耗、更高的功率密度、更優異的耐壓和耐溫性能。同時，我們也力求為您呈現支撐這些高性能器件量産的精密製造流程，從材料選擇到工藝優化，層層遞進，為您勾勒齣下一代電力電子技術的發展藍圖。 一、 新型電力半導體器件的崛起與革新 長久以來，矽（Si）基電力半導體器件一直是行業的主流。然而，隨著對能源效率和功率密度要求的不斷提升，其性能已逐漸逼近物理極限。在此背景下，寬禁帶（Wide Bandgap, WBG）半導體材料，特彆是碳化矽（SiC）和氮化鎵（GaN），以前所未有的速度嶄露頭角，並以前所未有的方式重塑著電力電子的格局。 碳化矽（SiC）器件： 碳化矽擁有比矽更高的擊穿電場強度、更快的電子飽和漂移速度和更好的熱導率。這些優異的物理特性使得SiC器件能夠在更高的電壓、電流和溫度下工作，同時實現顯著的功率損耗降低。本書將詳細介紹SiC的主要材料形態（如4H-SiC）以及基於這些材料構建的SiC-MOSFET、SiC-SBD（肖特基二極管）等關鍵器件。我們將深入探討它們的導電導溝道形成機製、載流子傳輸特性、熱管理挑戰與解決方案。從驅動電路的設計到封裝技術的選擇，每一個環節都可能影響SiC器件的最終性能，本書將對此進行細緻的闡述。尤其是在新能源汽車的充電樁、車載充電器、電機驅動係統，以及工業電源、光伏逆變器等領域，SiC器件的應用已呈現齣爆發式增長的態勢，本書將通過案例分析，直觀地展示其帶來的顯著優勢。 氮化鎵（GaN）器件： 氮化鎵，特彆是其異質外延結構，如GaN-on-Si或GaN-on-SiC，因其齣色的高頻特性和低開關損耗，在追求極緻效率和小型化的應用中備受青睞。本書將重點關注GaN-HEMT（高電子遷移率晶體管）等代錶性器件。我們將解析二維電子氣（2DEG）的形成機製、柵極結構設計對器件性能的影響、以及如何有效抑製瞬態效應和可靠性問題。GaN器件在消費電子領域的快速充電器、服務器電源、以及無綫通信基站等場景中已經大放異彩，本書將深入剖析其成功背後的技術原因，並展望其在更高功率領域的潛力。 除瞭SiC和GaN，本書還將觸及一些新型半導體材料的探索，例如金剛石（Diamond）等，雖然目前尚處於研究階段，但其超乎想象的性能潛力預示著未來電力電子器件的無限可能。我們將簡要介紹這些材料的特性及其在極端環境下的應用前景。 二、 製造工藝的深度解析：從材料到集成 任何先進的器件都離不開精密的製造工藝。電力半導體器件的製造，特彆是SiC和GaN等新型材料的製造，麵臨著諸多挑戰。本書將從材料生長、晶圓製備、器件外延、光刻、刻蝕、離子注入、金屬化以及封裝等關鍵環節，為您呈現一個完整而深入的製造流程圖。 材料生長與晶圓製備： 對於SiC而言，高溫化學氣相沉積（CVD）是生長高質量SiC晶體管的關鍵技術。本書將詳細介紹SiC晶體的生長工藝，包括基底的選擇（如4H-SiC）、生長溫度、氣體組分、以及缺陷控製等。對於GaN，金屬有機化學氣相沉積（MOCVD）是製備高質量GaN外延層的主流技術，我們將探討緩衝層的設計、外延生長參數的優化、以及如何實現GaN-on-Si等異質集成。同時，晶圓的切割、拋光等後處理工藝也對器件的良率和性能至關重要。 器件工藝流程： 針對SiC-MOSFET和GaN-HEMT等主流器件，本書將逐一解析其核心製造工藝。 SiC-MOSFET： 涉及到溝道區的摻雜、柵氧化層的形成（如SiO2或高k介質）、柵電極的沉積與圖形化、源漏區的離子注入、以及金屬接觸的形成。特彆是SiC的柵氧化層質量直接影響著器件的可靠性和性能，我們將深入探討氧化工藝的優化和錶麵鈍化技術。 GaN-HEMT： 關鍵在於高遷移率二維電子氣（2DEG）的形成，這通常通過AlGaN/GaN異質結的生長來實現。本書將重點介紹柵極結構的優化（如肖特基柵、MIS柵）、源漏電極的設計與優化（以降低接觸電阻）、以及錶麵處理工藝，以實現高性能和高可靠性的GaN器件。 先進製造技術與挑戰： 隨著器件尺寸的縮小和復雜度的增加，先進光刻技術（如深紫外光刻、EUV光刻）、精密刻蝕技術（如反應離子刻蝕RIE、等離子體刻蝕）在電力半導體製造中的應用越來越廣泛。本書將討論這些技術如何被應用於構建微小的溝道結構和精密的金屬互連。同時，缺陷的控製與修復、材料的可靠性評估（如高溫、高濕、高壓下的穩定性測試）、以及自動化與智能化製造也是我們重點關注的內容。 封裝技術： 器件的性能與可靠性很大程度上取決於其封裝。本書將探討先進的電力電子封裝技術，包括導熱封裝、高密度集成封裝、以及SiP（System in Package）等。我們將分析不同封裝材料（如陶瓷、金屬、有機材料）的選擇原則，以及引綫鍵閤、倒裝芯片（flip-chip）、模壓成型等工藝對器件電熱性能和可靠性的影響。特彆是對於SiC和GaN這類高功率密度器件，散熱是關鍵瓶頸，本書將重點介紹先進的散熱封裝設計理念和技術。 三、 應用場景的拓展與未來展望 電力半導體器件的進步，不僅是技術的突破，更是推動各行各業實現綠色化、智能化和高效化的重要驅動力。本書將通過多個典型應用場景，生動展示這些新型器件的價值。 新能源汽車： 電動汽車的續航裏程、充電速度和整車效率，很大程度上取決於其電機驅動係統、車載充電器（OBC）和DC-DC轉換器。SiC和GaN器件以其低損耗和高功率密度，正在革新這些核心部件，實現更長的續航、更快的充電和更小的體積。 智能電網： 隨著可再生能源（如風能、太陽能）的接入，電網對電力電子設備的需求日益增長。SiC和GaN器件在高壓直流輸電（HVDC）、柔性交流輸電係統（FACTS）、以及分布式發電和儲能係統中，能夠顯著提高能量轉換效率，增強電網的穩定性和可靠性。 工業電源與驅動： 在工業自動化、機器人、以及各種變頻驅動係統中，高效率的電力電子轉換器能夠顯著降低能源消耗，提升生産效率。SiC和GaN器件的應用，使得這些係統能夠做得更小、更輕、更可靠。 消費電子與通信： 筆記本電腦、手機的快速充電器，以及5G通信基站的射頻功率放大器，都因GaN器件的引入而實現瞭前所未有的高效率和小型化。 本書的編寫，旨在為相關領域的研發人員、工程師、高校師生以及對電力電子技術感興趣的讀者提供一份全麵、深入、前沿的參考。我們力求用清晰的語言、嚴謹的邏輯，將復雜的科學原理和先進的製造工藝呈現給您，幫助您理解當前電力半導體技術的脈絡，洞察未來的發展趨勢，並為您的創新和實踐提供堅實的技術支撐。通過本書，您將不僅瞭解“是什麼”，更能理解“為什麼”和“怎麼做”，共同邁嚮一個更高效、更清潔的能源未來。

評分☆☆☆☆☆

我一直對微觀世界的精妙運作著迷，而半導體器件正是這種精妙的集大成者。我手裏這本《電力半導體新器件及其製造技術》給我的感覺是，它不僅僅是關於電子元件的知識，更是一種關於如何“製造”和“優化”能量轉換的藝術。我尤其喜歡那些關於“新器件”的介紹，比如它們在光伏發電、風力發電等可再生能源領域扮演的角色，以及如何通過這些器件的設計和製造來提升能源利用效率，降低碳排放。書中能否深入講解不同類型新器件的工作原理，例如IGBT、MOSFET、SiC-MOSFET、GaN-HEMT等等，它們的結構特點、優缺點，以及在不同電壓、電流等級下的適用性？同時，我對“製造技術”部分也充滿瞭期待。我希望瞭解到的不僅僅是理論上的工藝流程，更是背後蘊含的物理化學原理，以及工程師們是如何通過精密的控製來實現原子級彆的排列和加工。書中是否有關於缺陷控製、材料純化、良率提升等方麵的探討？這些對於理解器件的性能穩定性和壽命至關重要。我希望這本書能讓我看到，每一個小小的半導體器件，背後都凝聚著多少科學傢的智慧和工匠的精神。

評分☆☆☆☆☆

作為一名在電力電子行業摸爬滾打瞭十多年的工程師，我總是在尋找能幫助我跟上技術發展步伐的資料。最近手頭這本《電力半導體新器件及其製造技術》就引起瞭我的注意。我更側重於它在實際應用中的可行性和前瞻性。對於那些“新器件”，我希望看到它們在實際應用中的性能錶現，比如在新能源汽車、智能電網、工業變頻等領域的具體案例，而不是僅僅停留在理論層麵。書中是否能提供詳細的器件選型指南、設計考量，甚至是仿真模型？另外，關於“製造技術”，我更關心的是當前工業界普遍采用的成熟工藝，以及未來可能的發展趨勢。例如，如何提高器件的擊穿電壓、降低導通損耗，如何實現更小巧、更可靠的封裝？我特彆期待書中能有關於大規模生産中的挑戰和解決方案的討論，以及對未來自動化、智能化製造的展望。如果書中能結閤一些市場調研數據和行業發展預測，那就更好瞭，這樣我不僅能瞭解技術本身，也能把握行業的發展方嚮。這本書能否在理論深度和實踐應用之間找到一個完美的平衡點，從而真正幫助到像我這樣的從業者？

評分☆☆☆☆☆

作為一名對技術細節有極緻追求的讀者，我拿到《電力半導體新器件及其製造技術》這本書，首先關注的是它的內容的深度和廣度。我希望能看到關於“新器件”的最新研究成果，例如在高溫、高壓、高頻應用方麵有哪些突破性的進展，以及這些新器件的理論模型和仿真分析。我特彆想瞭解書中是否詳細介紹瞭不同半導體材料（如Si, SiC, GaN）的物理特性對比，以及它們在不同應用場景下的優劣勢分析。同時，對於“製造技術”，我希望書中能提供非常具體和詳細的信息，包括但不限於：各種晶圓製備工藝（如外延、摻雜）、光刻技術（如步進影印、電子束曝光）、刻蝕技術（如乾法刻蝕、濕法刻蝕）、薄膜沉積技術（如CVD、PVD）、以及金屬化工藝等。是否有關於這些工藝的參數設置、設備要求、以及質量控製方法的介紹？我希望這本書能夠像一本“教科書”一樣，提供詳實的公式、圖錶、實驗數據，讓我能夠深入理解每一個製造環節背後的科學原理和工程挑戰。

評分☆☆☆☆☆

我一直對電力電子領域充滿好奇，尤其是那些驅動著現代電力係統運轉的半導體器件。最近無意間翻到一本《電力半導體新器件及其製造技術》，被它厚重的封麵和“機械工業齣版社”的字樣吸引瞭。這本書給我的第一印象就是非常紮實，內容應該很豐富。我特彆關注那些“新器件”部分，想瞭解一下當前電力半導體技術發展的最前沿，比如SiC、GaN等寬禁帶半導體在電力電子中的應用。要知道，這些新材料的齣現，可是直接關係到電力設備的效率、功率密度和可靠性。同時，我對“製造技術”也頗感興趣，因為一個器件的性能再好，也離不開精密的製造工藝。書中關於外延生長、離子注入、刻蝕、金屬化等關鍵製造環節的介紹，能否深入淺齣地講解？有沒有關於新型封裝技術、可靠性測試等方麵的討論？我希望能從這本書中獲得對電力半導體器件從材料選擇、設計到最終成品的全麵認識，為我未來在相關領域的學習和研究打下堅實的基礎。這本書是否能提供足夠的技術細節和案例分析，讓我能夠觸類旁通，理解不同器件在具體應用場景下的優劣勢？期待它能成為我學習道路上的一個重要指引。

評分☆☆☆☆☆

我一直認為，瞭解一個領域最有效的方式就是去理解其核心技術是如何被創造和實現的。而《電力半導體新器件及其製造技術》這本書，恰恰觸及瞭我的興趣點。我尤其感興趣的是書中對於“新器件”的介紹，它們是如何剋服現有技術的瓶頸，從而實現性能的飛躍的。我希望能從書中看到，例如，超結MOSFET是如何通過優化摻雜分布來提高擊穿電壓的，IGBT是如何結閤MOSFET的柵控和BJT的低導通壓降優勢的。對於“製造技術”，我的關注點更多在於“創新”和“發展”。書中是否探討瞭未來可能齣現的顛覆性製造技術？例如，3D集成技術、納米製造技術、或者新型的可靠性提升方法？我希望這本書能夠提供一些行業內的“軼事”或者“故事”，比如某個關鍵技術的發明過程，或者某個製造難題的攻剋經曆。這些不僅能增加閱讀的趣味性，更能讓我感受到技術發展中的人文關懷和創新活力。我想知道，在這本書的背後，是否隱藏著改變行業格局的“秘密武器”？