電力半導體新器件及其製造技術 9787111475729 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

簡體網頁||繁體網頁

☆☆☆☆☆

王彩琳著 著

圖書標籤:

• 電力半導體
• 功率器件
• 半導體製造
• SiC器件
• GaN器件
• 寬禁帶半導體
• 電力電子
• 器件物理
• 材料科學
• 新能源

店鋪： 廣影圖書專營店

齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111475729

商品編碼：29623264348

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

售價：74.3元,便宜24.7元,摺扣75

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

內容提要

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

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

文摘

序言

探索未來能源的基石：先進電力電子器件與尖端製造工藝 在能源轉型與工業升級的澎湃浪潮中，電力電子技術扮演著至關重要的角色。它不僅是實現能源高效利用、降低能耗的關鍵，更是驅動新能源發展、提升工業自動化水平的強大引擎。本書旨在為廣大電子工程師、材料科學傢、科研工作者以及相關專業的學生提供一個全麵而深入的視角，洞悉當前電力半導體領域最前沿的器件革新與製造技術的演進。我們將超越傳統理論的框架，聚焦於那些正在重塑電力電子格局的新型材料、器件結構以及與之相匹配的精密製造工藝，從而揭示未來能源係統的高效、可靠與可持續發展的奧秘。 第一章：電力電子器件的革新浪潮——超越矽的界限 傳統電力電子器件主要基於矽（Si）材料，其性能已接近理論極限，難以滿足日益增長的高壓、高頻、高功率密度以及極端工作環境的需求。本章將深入探討新一代寬禁帶（WBG）半導體材料——碳化矽（SiC）和氮化鎵（GaN）——的崛起及其顛覆性影響。我們將詳細解析SiC材料獨特的物理化學性質，如高擊穿電場、高熱導率和高電子遷移率，是如何賦予SiC器件在耐高壓、耐高溫和低損耗方麵的卓越錶現，使其成為高壓大功率應用（如電動汽車充電樁、軌道交通、工業電機驅動、電網輸配電等）的理想選擇。 同樣，GaN材料以其更高的擊穿電場和電子遷移率，在實現更高開關頻率、更小體積和更高功率密度的電力電子轉換器方麵展現齣巨大潛力。本章將深入剖析GaN器件（如HEMT）的工作原理、優勢特點及其在消費電子充電器、數據中心電源、通信基站等中高頻應用領域的廣泛前景。我們將重點關注不同SiC和GaN器件類型，如MOSFET、二極管、HEMT等的結構設計、電學特性以及在實際應用中麵臨的挑戰與解決方案。 第二章：新型器件結構與集成技術——提升性能的維度 材料的革新隻是第一步，更精巧的器件結構設計和先進的集成技術纔是釋放其全部潛力的關鍵。本章將聚焦於當前電力半導體器件在結構層麵上的創新探索。我們將探討平麵型、溝槽型等不同MOSFET結構的演變，以及如何通過優化柵極結構、源極/漏極設計等來降低導通電阻、柵極電荷和輸齣電容，從而進一步提升器件的開關速度和效率。 特彆地，我們將深入研究功率模塊（Power Module）的發展趨勢。模塊化設計是將多個功率器件、驅動電路、保護電路甚至控製電路集成在一個封裝內的解決方案，旨在提高功率密度、可靠性和易用性。本章將詳細闡述不同類型的功率模塊，如IGBT模塊、MOSFET模塊、SiC/GaN功率模塊，以及它們在結構設計（如芯片排列、互連技術、散熱設計）上的技術演進。我們將關注三維堆疊（3D stacking）、晶圓級封裝（Wafer-level packaging）、係統級封裝（System-in-package, SiP）等前沿技術，如何通過實現器件與電路的高度集成，大幅提升功率密度和性能。 此外，本章還將探討功率集成電路（Power IC）的發展。將功率開關、驅動、控製和保護功能集成到單個芯片上，能夠顯著減小係統尺寸，降低成本，並提高集成度和智能化水平。我們將分析不同功率集成電路的架構、設計挑戰以及在消費電子、物聯網等領域的應用潛力。 第三章：精密製造技術——賦能下一代電力電子器件 先進電力半導體器件的實現，離不開與之相匹配的、高度精密的製造工藝。本章將深入探討支撐這些新興器件發展的關鍵製造技術。對於SiC和GaN等寬禁帶材料，其晶體生長、外延生長、摻雜、刻蝕等工藝都麵臨著獨特的挑戰。我們將詳細介紹SiC襯底的製備技術，包括高溫化學氣相沉積（CVD）、物理氣相輸運（PVT）等方法，以及如何控製晶體缺陷，提高材料質量。 在GaN外延生長方麵，我們將重點關注橫嚮外延生長（Lateral Epitaxial Growth, LEG）和垂直外延生長（Vertical Epitaxial Growth）等技術，以及如何通過選擇閤適的襯底（如藍寶石、碳化矽、矽）和生長模式來獲得高質量的GaN薄膜。我們將探討電子束曝光（E-beam Lithography）、納米壓印（Nanoimprint Lithography）等超精密圖形化技術，在實現亞微米甚至納米級溝道結構和柵極電極方麵的作用。 此外，本章還將關注關鍵的器件加工步驟，如高介電常數（High-k）柵介質的沉積、歐姆接觸的形成、金屬互連的工藝優化等。我們將探討如何通過先進的退火工藝、濺射工藝、化學機械拋光（CMP）等來提高器件的性能和可靠性。同時，先進的封裝技術，如引綫鍵閤（Wire Bonding）、倒裝芯片（Flip-chip）、銅柱凸點（Copper Pillar Bump）等，以及如何實現器件與基闆之間低阻抗、高可靠性的連接，也將是本章的重點。 第四章：可靠性與測試技術——保障電力電子係統的穩健運行 電力電子器件的工作環境往往極端且復雜，對器件的可靠性提齣瞭極高的要求。本章將深入探討電力半導體器件的可靠性評估與提升策略。我們將分析導緻器件失效的各種機理，包括熱擊穿、電遷移、柵氧化層擊穿、ESD（靜電放電）損傷等，並介紹評估這些失效機理的加速壽命試驗方法，如高溫高濕偏壓（HHBT）、溫度循環（TC）、高加速應力試驗（HAST）等。 我們將重點關注SiC和GaN器件在高溫、高壓、高頻工作條件下的可靠性挑戰，以及如何通過材料選擇、結構設計優化、封裝材料選擇和製造工藝控製來提高其長期可靠性。例如，如何解決SiC MOSFET柵氧化層在高電場下的可靠性問題，以及GaN HEMTs的柵極肖特基接觸在長時間工作後的穩定性問題。 同時，本章還將介紹電力電子器件的測試技術。這包括直流參數測試、交流參數測試、開關損耗測試、熱阻測試等。我們將重點關注如何針對SiC和GaN等新材料器件開發定製化的測試方法和設備，以準確評估其性能和可靠性。此外，對功率模塊的係統級可靠性測試，以及在綫監測和故障診斷技術，也將是本章的重要內容。 第五章：應用前景與未來展望——塑造綠色能源的未來 本章將匯聚前述內容，展望先進電力半導體器件在各個領域的廣闊應用前景，並探討該領域未來的發展趨勢。我們將重點分析SiC和GaN器件在電動汽車（EV）中的驅動係統、車載充電機、熱管理係統中的應用，以及它們如何助力提升電動汽車的續航裏程、充電速度和整體能效。 在新能源發電領域，我們將探討SiC和GaN器件在光伏逆變器、風力發電變流器中的應用，如何實現更高的功率轉換效率，降低發電成本，加速可再生能源的普及。在智能電網方麵，我們將分析其在柔性交流輸電係統（FACTS）、高壓直流輸電（HVDC）、智能變電站中的作用，如何實現電能的高效傳輸、靈活調度和可靠供應。 此外，本章還將關注這些新興器件在數據中心電源、5G通信基站、航空航天、軌道交通以及工業自動化等領域的應用潛力。我們將探討未來電力電子技術可能的發展方嚮，例如，柔性電力電子器件、集成光電的功率器件、智能功率模塊、以及利用人工智能（AI）進行器件設計與製造工藝優化的趨勢。 本書力求通過係統性的論述和深入的技術剖析，為讀者勾勒齣電力半導體領域激動人心的現狀與未來。我們希望通過本書，激發讀者對這一關鍵技術領域的深入研究興趣，並為推動能源革命和工業進步貢獻一份力量。

評分☆☆☆☆☆

評價三： 我最近在研究新能源領域中的電力轉換技術，而高性能的電力半導體器件是實現高效能量轉換的關鍵。這本書的書名《電力半導體新器件及其製造技術》引起瞭我的注意，這正是我目前迫切需要瞭解的知識。雖然我還沒有深入閱讀，但我注意到這本書涵蓋瞭從器件結構到製造工藝的完整鏈條，這對我理解整個電力半導體産業鏈非常有幫助。我特彆關注書中關於新型半導體材料（如碳化矽、氮化鎵）在器件中的應用，以及這些材料的獨特製造工藝。我相信，隨著新能源汽車、智能電網等領域的快速發展，對高效、高可靠性電力半導體器件的需求將持續增長，而書中介紹的新型器件和製造技術很可能就是未來的發展方嚮。這本書的齣版，無疑為我們提供瞭瞭解這些前沿技術的寶貴資源。從書的厚度來看，內容應該相當豐富，相信會給我帶來不少收獲。

評分☆☆☆☆☆

評價一： 這本書的印刷質量相當不錯，紙張厚實，字體清晰，閱讀體驗很舒適。我原本是抱著學習一些電力電子基礎知識的目的來挑選的，但拿到這本書後，發現它側重於更前沿的領域，這讓我有些意外，但也激發瞭我進一步探索的興趣。書中的一些圖錶和示意圖畫得非常精美，有助於理解復雜的概念。封麵設計也很有科技感，一看就知道是專業領域的書籍。雖然我還沒有深入閱讀裏麵的具體內容，但從目錄來看，涉及的主題非常廣泛，從MOSFET、IGBT到SiC、GaN等新型材料的器件，以及相應的製造工藝，這些都是目前電力電子領域的熱點和難點。這本書的齣版時間也比較新，理論上能反映最新的研究成果和産業動態。我希望通過閱讀這本書，能夠對電力半導體器件的發展趨勢有一個更宏觀的認識，並瞭解一些關鍵的技術瓶頸和解決方案。從整體的裝幀和排版來看，這本書的誠意十足，作為一本技術參考書，它的專業性和嚴謹性應該是有保證的。

評分☆☆☆☆☆

評價四： 這本書的裝幀設計非常專業，封麵綫條硬朗，配色沉穩，給人一種可靠、紮實的感覺。我一直從事電力電子係統的設計工作，深知器件的選擇和性能對整個係統的效率和成本有著決定性的影響。這本書的標題直接點齣瞭“新器件”和“製造技術”，這讓我看到瞭它可能帶來的革新性內容。我個人對能夠提高功率密度、降低開關損耗的器件技術非常感興趣，例如，文中提到的GaN HEMT等。同時，製造技術的進步往往是推動器件發展的關鍵，因此，書中關於先進製造工藝的介紹也讓我充滿期待。我希望能夠從中瞭解到如何通過改進製造流程來優化器件的性能，以及如何應對當前半導體製造麵臨的挑戰。作為一本技術專著，我預期這本書會包含大量的理論推導、實驗數據和案例分析，這對我進行工程實踐具有重要的參考價值。

評分☆☆☆☆☆

評價二： 這本書的封麵設計非常簡潔大氣，一看就知道是偏嚮技術類而非科普類的讀物。我個人對半導體器件的製造工藝一直抱有濃厚的興趣，尤其是那些能夠提升器件性能、降低損耗的新型製造技術。這本書的標題正好觸及瞭這個核心點，讓我覺得它可能會提供一些我一直在尋找的深入見解。雖然我還沒有開始細讀，但隨手翻閱瞭幾頁，發現其中涉及瞭一些關於材料生長、刻蝕、摻雜等微觀層麵的技術細節，這些內容對於我理解器件的物理機製至關重要。同時，書中的一些專業術語和縮寫也錶明瞭其內容的深度和廣度。我期待在這本書中能看到一些關於如何剋服現有製造瓶頸、如何實現更高集成度和更高效率的討論。作為一名工程師，我最關心的是技術的可行性和實際應用前景，希望這本書能夠在這方麵有所啓發。從視覺上看，書的尺寸適中，便於攜帶和查閱。

評分☆☆☆☆☆

評價五： 這本書的封麵設計非常有辨識度，一看就知道是屬於技術類書籍，其簡潔的設計風格也符閤我個人的閱讀偏好。我一直關注電力電子技術的最新發展，特彆是那些能夠顛覆現有技術的創新。這本書的標題“電力半導體新器件及其製造技術”正好契閤瞭我對這一領域的好奇心。我之所以選擇這本書，是因為我希望能夠瞭解當前電力半導體領域有哪些突破性的新器件，以及這些新器件是如何通過創新的製造技術實現的。例如，我一直對碳化矽（SiC）和氮化鎵（GaN）等寬禁帶半導體材料在電力電子器件中的應用感到著迷，這本書很可能對此有深入的探討。此外，製造技術是實現這些新器件的基礎，因此，書中關於先進製造工藝的介紹也讓我充滿期待。我希望這本書能為我提供關於未來電力半導體器件發展趨勢的洞察，並為我的科研或工程項目提供靈感。