目錄
譯者的話
原書*2版序言
原書*1版序言
常用符號
*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*1裝置、電力變流器和功率半導體器件1
1*1*1電力變流器的基本原理2
1*1*2電力變流器的類型和功率器件的選擇3
1*2使用和選擇功率半導體6
1*3功率半導體的應用8
1*4用於碳減排的電力電子設備11
參考文獻14
*2章半導體的性質17
2*1引言17
2*2晶體結構19
2*3禁帶和本征濃度21
2*4能帶結構和載流子的粒子性質24
2*5摻雜的半導體28
2*6電流的輸運36
2*6*1載流子的遷移率和場電流36
2*6*2強電場下的漂移速度42
2*6*3載流子的擴散，電流輸運方程式和愛因斯坦關繫式43
2*7復合*產生和非平衡載流子的壽命45
2*7*1本征復合機理47
2*7*2包含金、鉑和輻射缺陷的復合中心上的復合48
2*8踫撞電離64
2*9半導體器件的基本公式70
2*10簡單的結論73
2*10*1少數載流子濃度的時間和空間衰減73
2*10*2電荷密度的時間和空間衰減74
參考文獻75
第3章pn結80
3*1熱平衡狀態下的pn結80
3*1*1突變結82
3*1*2緩變結87
3*2pn結的I*V特性90
3*3pn結的阻斷特性和擊穿97
3*3*1阻斷電流97
3*3*2雪崩倍增和擊穿電壓100
3*3*3寬禁帶半導體的阻斷能力108
3*4發射區的注入效率109
3*5pn結的電容115
參考文獻117
功率半導體器件——原理、特性和可靠性（原書*2版）目錄第4章功率器件工藝的介紹119
4*1晶體生長119
4*2通過中子嬗變來調節晶片的摻雜120
4*3外延生長122
4*4擴散124
4*4*1擴散理論，雜質分布124
4*4*2摻雜物的擴散繫數和溶解度130
4*4*3高濃度效應，擴散機制132
4*5離子注入134
4*6氧化和掩蔽138
4*7邊緣終端140
4*7*1斜面終端結構140
4*7*2平面結終端結構142
4*7*3雙向阻斷器件的結終端143
4*8鈍化144
4*9復合中心145
4*9*1用金和鉑作為復合中心145
4*9*2輻射引入的復合中心147
4*9*3Pt和Pd的輻射增強擴散149
4*10輻射引入雜質150
4*11GaN器件工藝的若干問題151
參考文獻155
第5章pin二極管160
5*1pin二極管的結構160
5*2pin二極管的I*V特性161
5*3pin二極管的設計和阻斷電壓162
5*4正向導通特性167
5*4*1載流子的分布167
5*4*2結電壓169
5*4*3中間區域兩端之間的電壓降170
5*4*4在霍爾近似中的電壓降171
5*4*5發射極復合、有效載流子壽命和正向特性173
5*4*6正向特性和溫度的關繫179
5*5儲存電荷和正向電壓之間的關繫180
5*6功率二極管的開通特性181
5*7功率二極管的反向恢復183
5*7*1定義183
5*7*2與反向恢復有關的功率損耗189
5*7*3反向恢復：二極管中電荷的動態192
5*7*4具有*佳反向恢復特性的快速二極管199
5*7*5MOS控制二極管208
5*8展望213
參考文獻214
第6章肖特基二極管216
6*1金屬*半導體結的能帶圖216
6*2肖特基結的I*V特性217
6*3肖特基二極管的結構219
6*4單極型器件的歐姆電壓降220
6*4*1額定電壓為200V和100V的硅肖特基二極管與pin二極管的比較222
6*5SiC肖特基二極管223
6*5*1SiC單極二極管特性223
6*5*2組合pin肖特基二極管226
6*5*3SiC肖特基和MPS二極管的開關特性和耐用性230
參考文獻232
第7章雙極型晶體管234
7*1雙極型晶體管的工作原理234
7*2功率雙極型晶體管的結構235
7*3功率晶體管的I*V特性236
7*4雙極型晶體管的阻斷特性237
7*5雙極型晶體管的電流增益239
7*6基區展寬、電場再分布和二次擊穿243
7*7硅雙極型晶體管的局限性245
7*8SiC雙極型晶體管245
參考文獻246
第8章晶閘管248
8*1結構與功能模型248
8*2晶閘管的I*V特性251
8*3晶閘管的阻斷特性252
8*4發射極短路點的作用253
8*5晶閘管的觸發方式254
8*6觸發前沿擴展255
8*7隨動觸發與放大門極256
8*8晶閘管關斷和恢復時間258
8*9雙向晶閘管260
8*10門極關斷晶閘管261
8*11門極換流晶閘管265
參考文獻268
第9章MOS晶體管及場控寬禁帶器件270
9*1MOSFET的基本工作原理270
9*2功率MOSFET的結構271
9*3MOS晶體管的I*V特性272
9*4MOSFET溝道的特性273
9*5歐姆區域276
9*6現代MOSFET的補償結構277
9*7MOSFET特性的溫度依賴性281
9*8MOSFET的開關特性282
9*9MOSFET的開關損耗286
9*10MOSFET的安全工作區287
9*11MOSFET的反並聯二極管288
9*12SiC場效應器件292
9*12*1SiC JFET292
9*12*2SiC MOSFET294
9*12*3SiC MOSFET體二極管296
9*13GaN橫向功率晶體管297
9*14GaN縱向功率晶體管302
9*15展望303
參考文獻303
*10章IGBT307
10*1功能模式307
10*2IGBT的I*V特性309
10*3IGBT的開關特性310
10*4基本類型：PT*IGBT和NPT*IGBT312
10*5IGBT中的等離子體分布315
10*6提高載流子濃度的現代IGBT317
10*6*1高n發射極注入比的等離子增強317
10*6*2胞幾何圖形320
10*6*3“空穴勢壘”效應321
10*6*4集電**端的緩衝層322
10*7具有雙向阻斷能力的IGBT324
10*8逆導型IGBT325
10*9IGBT的潛力329
參考文獻332
*11章功率器件的封裝335
11*1封裝技術面臨的挑戰335
11*2封裝類型336
11*2*1餅形封裝338
11*2*2TO繫列及其派生339
11*2*3模塊342
11*3材料的物理特性347
11*4熱仿真和熱等效電路349
11*4*1熱參數與電參數間的轉換349
11*4*2一維等效網絡354
11*4*3三維熱網絡356
11*4*4瞬態熱阻357
11*5功率模塊內的寄件359
目錄ⅩⅦⅩⅧ功率半導體器件——原理、特性和可靠性（原書*2版）11*5*1寄生電阻359
11*5*2寄生電感362
11*5*3寄生電容365
11*6先進的封裝技術367
11*6*1銀燒結技術368
11*6*2擴散钎焊370
11*6*3芯片頂部接觸的先進技術371
11*6*4改進後的襯底375
11*6*5先進的封裝理念376
參考文獻379
*12章可靠性和可靠性試驗383
12*1提高可靠性的要求383
12*2高溫反向偏置試驗385
12*3高溫柵極應力試驗388
12*4溫度濕度偏置試驗390
12*5高溫和低溫存儲試驗392
12*6溫度循環和溫度衝擊試驗393
12*7功率循環試驗395
12*7*1功率循環試驗的實施395
12*7*2功率循環誘發的失效機理400
12*7*3壽命預測模型407
12*7*4失效模式的離析410
12*7*5功率循環的任務配置和疊加414
12*7*6TO封裝模塊的功率循環能力417
12*7*7SiC器件的功率循環418
12*8宇宙射線失效422
12*8*1鹽礦試驗422
12*8*2宇宙射線的由來423
12*8*3宇宙射線失效模式426
12*8*4基本的失效機理模型427
12*8*5基本的設計規則429
12*8*6考慮nn 結後的擴展模型432
12*8*7擴展模型設計的新進展435
12*8*8SiC器件的宇宙射線穩定性437
12*9可靠性試驗結果的統計評估440
12*10可靠性試驗的展望449
參考文獻450
*13章功率器件的損壞機理456
13*1熱擊穿——溫度過高引起的失效456
13*2浪湧電流458
13*3過電壓——電壓高於阻斷能力461
13*4動態雪崩466
13*4*1雙極型器件中的動態雪崩466
13*4*2快速二極管中的動態雪崩467
13*4*3具有高動態雪崩能力的二極管結構475
13*4*4IGBT關斷過程中的過電流和動態雪崩479
13*5超出GTO的*大關斷電流481
13*6IGBT的短路和過電流482
13*6*1短路類型Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ482
13*6*2短路的熱、電應力486
13*6*3短路時的電流絲491
13*7IGBT電路失效分析494
參考文獻496
*14章功率器件的感應振蕩和電磁干擾500
14*1電磁干擾的頻率範圍500
14*2LC振蕩502
14*2*1並聯IGBT的關斷振蕩502
14*2*2階躍二極管的關斷振蕩504
14*2*3寬禁帶器件的關斷振蕩506
14*3渡越時間振蕩508
14*3*1等離子體抽取渡越時間振蕩509
14*3*2動態踫撞電離渡越時間振蕩515
14*3*3動態雪崩振蕩519
14*3*4傳輸時間振蕩的總結521
參考文獻522
*15章集成電力電子繫統524
15*1定義和基本特征524
15*2單片集成繫統——功率IC526
15*3GaN單片集成繫統529
15*4印制電路板上的繫統集成531
15*5混合集成533
參考文獻539
附錄ASi與4H*SiC中載流子遷移率的建模參數541
附錄B復合中心及相關參數543
附錄C雪崩倍增因子與有效電離率548
附錄D封裝技術中重要材料的熱參數552
附錄E封裝技術中重要材料的電參數553