功率半導體器件

本書內容包括4部分。
第1部分介紹功率半導體器件的分類及發展歷程，
主要包括功率半導體器件這個“大家族”的主要成員及各自的特點和發展歷程。
第2部分介紹功率二極管，在傳統的功率二極管(肖特基二極管和PiN二極管)的基礎上，
增加了JBS二極管和MPS二極管等新型單、雙極型二極管的內容。
第3部分介紹功率開關器件，主要分為傳統開關器件和現代開關器件，傳統開關器件以晶閘管為主，
在此基礎上，介紹以GTO晶閘管為主的派生器件；現代功率開關器件以功率MOSFET和IGBT為主。
第4部分為功率半導體器件應用綜述，
以脈衝寬度調製(PWM)為例說明如何根據器件的額定電壓和電路的開關頻率選擇適合應用的最佳器件。
本書適合電子科學、電力電子及電氣傳動、半導體及集成電路等專業技術人員參考，也可作為相關專業本科生及研究生教材。
本書配有教學視頻(掃描書中二維碼直接觀看)及電子課件等教學資源，
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前言
第1章緒論1
1.1電力電子器件和電力電子學1
1.2功率半導體器件的定義1
1.3功率半導體器件的種類2
1.4功率整流管3
1.4.1單極型功率二極管3
1.4.2雙極型功率二極管4
1.5功率半導體開關器件5
1.5.1晶閘管類功率半導體器件5
1.5.2雙極型功率晶體管7
1.5.3功率MOSFET7
1.5.4IGBT8
1.6矽功率集成電路9
1.7碳化矽功率開關11
1.8功率半導體器件的發展12
1.8.1功率半導體器件的發展歷程12
1.8.2功率半導體器件的發展趨勢12
參考文獻13
第2章單極型功率二極管14
2.1功率肖特基二極管14
2.1.1功率肖特基二極管的結構14
2.1.2正嚮導通狀態15
2.1.3反向阻斷特性18
2.2結勢壘控制肖特基（JBS）二極管20
2.2.1JBS二極管的結構20
2.2.2正嚮導通模型22
2.2.3反向漏電流模型30
2.3溝槽肖特基勢壘控制肖特基（TSBS）二極管43
2.4溝槽MOS勢壘控制肖特基（TMBS）二極管44
參考文獻46
第3章雙極型功率二極管47
3.1PiN二極管的結構與靜態特性47
3.1.1PiN二極管的結構47
3.1.2PiN二極管的反向耐壓特性48
3.1.3PiN二極管通態特性49
3.2碳化矽PiN二極管59
3.3PiN二極管的動態特性60
3.3.1PiN二極管的開關特性61
3.3.2PiN二極管的動態反向特性63
3.4PiN二極管反向恢復過程中電流的瞬變67
3.5現代PiN二極管的設計70
3.5.1有軸向載流子壽命分佈的二極管70
3.5.2SPEED結構72
3.6MPS二極管73
3.6.1MPS二極管的工作原理74
3.6.2碳化矽MPS整流器91
3.6.3反向阻斷特性99
3.6.4開關特性107
參考文獻109
第4章晶閘管110
4.1概述110
4.1.1晶閘管基本結構和基本特性110
4.1.2基本工作原理112
4.2晶閘管的耐壓能力113
4.2.1PNPN結構的反向轉折電壓113
4.2.2PNPN結構的正向轉折電壓115
4.2.3晶閘管的高溫特性117
4.3晶閘管很好阻斷參數的確定119
4.3.1很好正、反向阻斷參數的確定119
4.3.2λ因子設計法121
4.3.3關於阻斷參數優化設計法的討論123
4.3.4P2區相關參數的估算124
4.3.5表面耐壓和表面造型126
4.4晶閘管的門極特性與門極參數的計算128
4.4.1晶閘管的觸發方式128
4.4.2門極參數131
4.4.3門極觸發電流、觸發電壓的計算132
4.4.4中心放大門極觸發電流、電壓的計算134
4.5晶閘管的通態特性137
4.5.1通態特徵分析137
4.5.2計算晶閘管正向壓降的模型138
4.5.3正向壓降的計算140
4.6晶閘管的動態特性144
4.6.1晶閘管的導通過程與特性144
4.6.2通態電流臨界上升率152
4.6.3斷態電壓臨界上升率155
4.6.4關斷特性157
4.7晶閘管的派生器件162
4.7.1快速晶閘管163
4.7.2雙向晶閘管164
4.7.3逆導晶閘管169
4.7.4門極關斷（GTO）晶閘管174
4.7.5門極換流晶閘管193
參考文獻194
第5章現代功率半導體器件195
5.1功率MOSFET195
5.1.1功率MOSFET的結構195
5.1.2功率MOSFET的基本特性197
5.1.3VDMOSFET的導通電阻198
5.1.4VDMOSFET元胞的優化203
5.1.5VDMOSFET阻斷電壓影響因素分析204
5.1.6功率MOSFET的開關特性205
5.2絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）210
5.2.1IGBT的基本結構210
5.2.2IGBT的工作原理與輸出特性212
5.2.3IGBT的阻斷特性213
5.2.4IGBT的通態特性215
5.2.5IGBT的開關特性220
5.2.6擎住效應226
參考文獻228
第6章功率半導體器件應用綜述229
6.1典型H橋拓撲230
6.2低直流總線電壓下的應用232
6.3中等直流總線電壓下的應用234
6.4高直流總線電壓下的應用235
參考文獻237