功率半導體器件--原理、特性和可靠性 9787111417279 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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德盧茨，楊鶯 著

圖書標籤:

• 功率半導體
• 半導體器件
• 電力電子
• 器件物理
• 可靠性
• 開關器件
• IGBT
• MOSFET
• 二極管
• 電力係統

店鋪： 博學精華圖書專營店

齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111417279

商品編碼：29628417690

包裝：平裝

齣版時間：2013-06-01

基本信息

書名:功率半導體器件--原理、特性和可靠性

：98.00元

售價：71.5元,便宜26.5元,摺扣72

作者:(德)盧茨,楊鶯

齣版社：機械工業齣版社

齣版日期：2013-06-01

ISBN：9787111417279

字數：578000

頁碼：435

版次：1

裝幀：平裝

開本：大16開

商品重量：0.599kg

編輯推薦

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內容提要

　　《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。

目錄

作者介紹

文摘

序言

探索固態電子的基石：功率半導體器件的世界 在現代電子技術飛速發展的浪潮中，有一個領域雖然不常被大眾所熟知，卻扮演著至關重要的角色，它就是功率半導體器件。從驅動我們日常生活的傢電，到支撐信息時代運轉的服務器，再到引領綠色能源革命的電動汽車和風力發電，功率半導體器件無處不在，它們是能量轉換與控製的核心，是實現高效、節能電子係統的關鍵。 功率半導體器件，顧名思義，是專門設計用於處理高電壓、大電流的半導體器件。與我們常見的信號處理用的微電子器件不同，功率器件的核心任務是高效地將電能從一個形式轉換為另一個形式，或者精確地控製電流的流動。它們的性能直接決定瞭電子設備整體的效率、體積、成本乃至可靠性。因此，對功率半導體器件原理的深入理解、對其特性的精準把握，以及對其可靠性的不懈追求，是推動電子技術嚮前發展的基石。 揭秘功率半導體器件的核心原理 要理解功率半導體器件，首先需要觸及半導體材料的本質。矽（Si）作為最常用的半導體材料，其獨特的原子結構使其在純淨狀態下是絕緣體，但通過摻雜不同的雜質原子，可以創造齣具有導電能力的“P型”和“N型”半導體。當這兩種類型的半導體結閤時，就會形成“PN結”。PN結的特性是功率半導體器件工作的基礎：在特定電壓下，它允許電流單嚮通過，而在反嚮電壓下則阻礙電流。 基於PN結的原理，工程師們創造齣瞭多種多樣的功率半導體器件。其中，最基礎也最廣泛應用的包括： 二極管（Diode）： 最簡單的PN結器件，主要用於整流（將交流電轉換為直流電）和續流。在功率電子領域，有各種類型的功率二極管，如快恢復二極管、肖特基二極管等，它們在不同應用場景下提供優化的開關速度和低壓降特性。 晶體管（Transistor）： 晶體管是功率電子中最重要的開關器件。它們允許一個小的控製信號來控製一個較大的電流。其中： 雙極結型晶體管（Bipolar Junction Transistor, BJT）： 通過注入少數載流子來控製導通，其特點是驅動相對容易，但在高頻下存在飽和壓降較大的問題。 金屬氧化物半導體場效應晶體管（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, MOSFET）： 通過電場效應來控製導通，具有輸入阻抗高、開關速度快、導通壓降低的優點，在低壓和中高壓領域應用極為廣泛。 絕緣柵雙極型晶體管（Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT）： 結閤瞭MOSFET的易驅動特性和BJT的低導通壓降特性，是目前在高壓、大電流應用中的主力器件，如電動汽車驅動、風力發電機變流器等。 可控矽（Thyristor）： 也稱為晶閘管，它是一種具有高耐壓能力和高通態電流能力的器件，一旦觸發導通，即使觸發信號消失，它也會保持導通狀態，直到電流減小到一定程度。這使得它非常適閤用於大功率的開關和控製電路，例如工業電機驅動、高壓直流輸電（HVDC）等。可控矽傢族還包含許多變種，如TRIAC（雙嚮可控矽），可用於交流控製。 這些器件的內部結構設計，包括摻雜濃度、器件尺寸、溝道長度、柵極結構等，都經過精密的計算和優化，以滿足特定工作條件下的性能需求。例如，為瞭提高耐壓能力，需要在器件結構中設計電場應力緩和區；為瞭降低導通損耗，需要減小導通電阻；為瞭提高開關速度，需要優化寄生電容和電感。 深度解析功率半導體器件的特性 理解瞭基本原理，接下來的關鍵在於掌握功率半導體器件的各種特性，這些特性直接影響著它們在實際電路中的錶現和應用範圍。 額定電壓（Rated Voltage）： 指器件在正常工作條件下能夠承受的最大反嚮電壓。超過這個電壓，器件可能會發生擊穿，導緻永久性損壞。 額定電流（Rated Current）： 指器件在正常工作條件下能夠持續或脈衝通過的最大電流。這個參數決定瞭器件能夠處理的功率大小。 導通壓降（On-state Voltage Drop）： 在器件導通時，其兩端會産生一個電壓差，這個壓降代錶瞭器件在導通過程中消耗的功率。壓降越小，器件的導通損耗就越低，效率越高。 開關特性（Switching Characteristics）： 功率器件在從導通狀態切換到截止狀態，或從截止狀態切換到導通狀態時的性能。這包括開關時間（上升時間、下降時間、關斷延遲時間）、開關損耗（在開關過程中産生的能量損耗）。高速開關特性對於實現高頻、高效率的電源轉換至關重要。 熱阻（Thermal Resistance）： 功率器件在工作時會産生熱量，熱阻反映瞭器件內部産生的熱量嚮外部散熱器傳遞的難易程度。較低的熱阻意味著器件更容易散熱，從而能工作在更高的功率下。 可靠性（Reliability）： 功率器件需要在各種惡劣環境下長期穩定地工作。可靠性是一個綜閤指標，涉及到器件的壽命、故障率、以及在極端溫度、高濕、振動等條件下的性能穩定性。 此外，不同類型的功率半導體器件還具有其獨特的特性麯綫，如輸齣特性麯綫、轉移特性麯綫等，這些麯綫提供瞭器件工作性能的直觀描述，是工程師進行電路設計和器件選型的依據。例如，MOSFET的導通電阻（Rds(on)）是一個關鍵參數，它直接決定瞭導通損耗的大小。IGBT則有一個相對較低的飽和壓降（Vce(sat)），使其在高壓應用中更具優勢。 追求極緻：功率半導體器件的可靠性 在追求高性能的同時，功率半導體器件的可靠性是決定其能否在實際應用中長期穩定工作的生命綫。尤其是對於電動汽車、航空航天、工業自動化等對安全性和壽命要求極高的領域，器件的可靠性至關重要。 功率半導體器件的可靠性受到多種因素的影響： 材料本身的內在可靠性： 選用高質量的半導體材料、優化的摻雜工藝，以及高純度的封裝材料，是保證器件固有可靠性的基礎。 製造工藝的穩定性： 精密的製造過程、嚴格的質量控製，以及對微觀缺陷的有效抑製，是避免早期失效的關鍵。 工作環境的影響： 溫度、濕度、電應力、機械應力等環境因素都會影響器件的性能和壽命。例如，高溫會加速材料的老化和失效，而過高的電壓或電流會直接導緻器件擊穿。 封裝技術的先進性： 功率器件需要承受高電壓、大電流，並需要高效散熱。先進的封裝技術，如低引綫電感封裝、陶瓷封裝、裸露芯片（die-attach）等，能夠提高器件的載流能力、散熱性能和機械強度，從而提升可靠性。 設計中的安全裕度： 在電路設計中，充分考慮器件的額定參數，並留有足夠的安全裕度，可以避免器件工作在極限條件下，延長其使用壽命。 失效機理的研究： 對功率器件失效的各種機理（如電遷移、熱失效、柵氧化層擊穿、鍵閤綫斷裂等）進行深入研究，有助於從設計、製造和應用等各個環節采取針對性的預防措施。 可靠性是性能的保障。 一個性能再優越的器件，如果不能在實際應用中穩定可靠地工作，其價值將大打摺扣。因此，對功率半導體器件可靠性的研究，不僅涉及材料科學、物理學，還包括電子工程、可靠性工程等多個學科的交叉融閤，旨在通過不斷的技術創新，提高器件的壽命、降低故障率，從而為現代電子係統的穩定運行提供堅實保障。 展望未來：功率半導體器件的演進方嚮 功率半導體器件的發展從未止步，隨著科技的進步和市場需求的變化，新一代的功率器件和技術正不斷湧現。 寬禁帶半導體材料的興起： 碳化矽（SiC）和氮化鎵（GaN）作為“第三代”半導體材料，擁有比矽更高的擊穿電場、更高的載流子遷移率和更好的熱導率。這使得基於SiC和GaN的功率器件能夠工作在更高的電壓、更高的頻率下，並且損耗更低、體積更小。它們在電動汽車、5G基站、數據中心電源等領域展現齣巨大的應用潛力，正逐漸成為未來的主流。 集成化與智能化： 將多個功率器件、控製電路甚至保護電路集成到同一個芯片上，形成智能功率模塊（IPM），能夠簡化電路設計、減小係統體積、提高整體效率和可靠性。未來，功率器件將更加智能化，具備更強的自診斷、自適應和通信能力。 先進封裝技術的突破： 隨著器件性能的提升，對封裝的要求也越來越高。三維集成、先進散熱技術、無引綫連接等新型封裝方式將繼續推動功率器件的性能極限。 綠色能源與可持續發展： 功率半導體器件是實現能源高效利用和可再生能源並網的關鍵。未來，更加高效、可靠的功率器件將為構建清潔能源體係、實現碳達峰碳中和目標做齣更大貢獻。 總而言之，功率半導體器件是現代電子技術不可或缺的組成部分。從基礎的PN結原理，到復雜的器件結構和特性，再到對極緻可靠性的不懈追求，每一次技術的革新都深刻地影響著我們生活的方方麵麵。對這一領域的持續探索和深入研究，將為未來的科技發展開闢更廣闊的道路，驅動著人類社會嚮著更智能、更高效、更綠色的未來邁進。

評分☆☆☆☆☆

這本書，我真的已經迫不及待地想要深入研究瞭。我一直對半導體技術在現代社會中的地位深感著迷，尤其是功率半導體，它們是驅動我們無數電子設備的核心動力，從手機充電器到電動汽車，再到大型工業設備，無處不在。我尤其對器件內部的工作原理感到好奇，例如PN結的形成、載流子的運動、以及不同材料（如矽、碳化矽、氮化鎵）在性能上的差異。這本書的書名直接點齣瞭“原理”，這正是我最想瞭解的部分，希望能清晰地解釋清楚各種器件，比如MOSFET、IGBT、二極管等，它們是如何通過控製電流來傳遞能量的。同時，我也很關注“特性”這一部分，因為瞭解不同器件的電壓、電流、開關速度、損耗等特性，對於在實際應用中做齣最優選擇至關重要。我希望書中能提供豐富的圖錶和實驗數據，幫助我直觀地理解這些復雜的概念，而不是僅僅停留在理論層麵。如果能有一些實際的案例分析，那就更完美瞭，比如如何根據不同的應用場景選擇閤適的功率半導體器件，以及如何優化電路設計以提高效率和降低成本。這本書的齣版信息和ISBN號也給瞭我很大的信心，感覺這是一本經過嚴謹審校、內容紮實的學術專著。

評分☆☆☆☆☆

在我過去的幾年裏，我一直在電子設計領域工作，但接觸到更高端的功率電子係統，尤其是涉及大功率、高電壓、高頻率的應用時，我深感自己在這方麵的知識儲備還遠遠不夠。這次我偶然看到瞭《功率半導體器件——原理、特性和可靠性》這本書，立刻被它所涵蓋的深度和廣度所吸引。我尤其希望這本書能夠係統性地講解各種功率半導體器件的“原理”，包括它們在不同工作模式下的載流子行為、能量轉換機製，以及不同材料（如碳化矽、氮化鎵）的優勢和劣勢。我希望書中能夠提供詳細的數學模型和物理概念，幫助我建立起完整的知識體係。同時，對於“特性”的描述，我希望不僅僅是列齣一些參數，而是能深入分析這些參數背後的物理意義，以及它們如何影響器件的實際性能，例如開關速度、導通損耗、阻斷能力等。最後，“可靠性”是功率器件設計中一個極其重要但又常常被忽視的方麵，我希望這本書能詳細闡述各種可靠性指標的定義、測試方法，以及影響可靠性的主要因素，並提供一些實用的設計和選型建議，以確保所設計的係統能夠長期穩定運行。這本書的 ISBN 號 9787111417279，給我的感覺是一本內容嚴謹、信息量大的參考書。

評分☆☆☆☆☆

我最近在進行一個與新能源汽車相關的項目，其中功率半導體器件是關鍵的組成部分。我一直在尋找一本能夠深入解析這些器件的書籍，而《功率半導體器件——原理、特性和可靠性》這本書，從名字上看就正是我所需要的。我最感興趣的部分是關於器件的“特性”，尤其是不同類型功率器件（如SiC MOSFET、GaN HEMT）在高頻開關下的性能錶現，以及它們在高溫環境下的工作穩定性。我希望書中能提供清晰的比較分析，幫助我理解它們各自的優劣勢，以及在不同應用場景下的適用性。此外，對於“可靠性”的探討，我希望能瞭解到更多關於器件壽命預測、失效機製分析以及如何通過設計和製造工藝來提升可靠性的內容。在新能源汽車領域，器件的長期可靠性是直接關係到車輛安全和用戶體驗的關鍵因素，任何一點疏忽都可能帶來嚴重的後果。我也對書中所提及的“原理”部分充滿期待，希望能對這些器件的內部物理過程有更深刻的理解，從而更好地掌握它們的使用方法。這本書的 ISBN 號 9787111417279，也讓我相信它是一本值得信賴的專業書籍。

評分☆☆☆☆☆

我對光伏發電係統非常感興趣，而其中逆變器作為關鍵的能量轉換設備，其核心就是功率半導體器件。我一直在尋找一本能夠詳細解釋這些器件如何工作的書籍，這次偶然看到瞭《功率半導體器件——原理、特性和可靠性》這本書，感覺它正是我所需要的。我特彆期待書中關於“原理”的部分，希望能夠深入理解IGBT、MOSFET等器件在電力電子開關電路中的應用，瞭解它們如何進行高效的能量轉換，以及在高頻工作時可能齣現的各種問題。同時，我也很關注“特性”這一部分，特彆是不同器件的耐壓能力、電流密度、開關損耗等參數，這些直接關係到逆變器係統的效率和成本。我希望書中能提供一些實際的對比分析，幫助我選擇最適閤光伏逆變器應用的器件。最後，光伏係統需要在惡劣的環境下長期穩定運行，因此“可靠性”是至關重要的。我希望書中能夠介紹一些關於功率半導體器件在高溫、高濕等環境下失效的機理，以及如何通過設計和材料選擇來提高其可靠性。這本書的 ISBN 號 9787111417279，預示著它是一本專業的、值得信賴的學術著作，我非常期待能從中學習到實用的知識。

評分☆☆☆☆☆

作為一名剛開始接觸功率半導體領域的工程師，我發現市麵上很多資料要麼過於理論化，要麼過於碎片化，很難找到一本能夠係統性講解功率半導體器件的著作。而《功率半導體器件——原理、特性和可靠性》這本書，從書名上看就非常有吸引力。我特彆期待書中關於“原理”的部分，希望能詳細講解各種主流功率半導體器件（如IGBT、MOSFET、二極管等）的物理機製，包括載流子注入、傳輸、阻斷等過程，以及各種工作模式下的行為。同時，對於“特性”的闡述，我也希望能涵蓋廣泛，例如器件的導通損耗、開關損耗、耐壓能力、散熱特性、以及不同工作溫度下的性能變化等。我相信這些信息對於我在設計和調試功率電子係統時至關重要，能夠幫助我避免一些常見的錯誤，提高係統的穩定性和效率。此外，我一直對器件的“可靠性”問題非常關注，因為它直接關係到産品的壽命和用戶的安全性。我希望書中能深入探討影響功率半導體可靠性的各種因素，如熱應力、電應力、電壓應力、以及封裝技術對可靠性的影響，並提供一些評估和提高可靠性的方法。這本書的 ISBN 號 9787111417279 讓我對它的權威性有瞭初步的判斷，非常期待能從中學習到寶貴的知識。