寬禁帶半導體功率器件 Wide Bandgap Semiconductor Power Devices: Materials, Physics, Design, and Applications

本書系統地討論了第三代半導體材料SiC和GaN的物理特性，以及功率應用中不同類型的裝置結構，
同時詳細地討論了SiC和GaN功率裝置的設計、製造，以及智慧功率整合中的技術細節。
也討論了寬禁帶半導體功率元件的閘極驅動設計，以及SiC和GaN功率元件的應用。
最後對寬禁帶半導體功率元件的未來發展進行了展望。
本書適合從事第三代半導體SiC和GaN方面相關工作的工程師、科學研究人員和技術管理人員閱讀，
也可以作為高等院校相關專業高年級本科生和研究生的教材和參考書。

譯者序
原書前言
第1章引言
1.1 矽功率元件
1.2 矽功率元件的應用
1.3 碳化矽理想的比導通電阻
1.4 碳化矽功率整流器
1.5 矽功率MOSFET
1.6 碳化矽位功率MOSFET化
1.7 矽功率電結碳化電位功率MOSFET化電勢肖特基場效電晶體（JBSFET）
1.8 碳化矽功率MOSFET高頻性能的改良
1.9 碳化矽雙向場效電晶體
1.10碳化矽功率元件的應用
1.11氮化鎵功率元件
1.12 氮化鎵功率元件的應用
文獻
第2章碳化矽材料的特性
2.1 晶體與能帶結構
2.2 電學特性
2.2.1 雜質摻雜與載子密度
2.2.2 遷移率
2.2.3 漂移速度
2.2.4 碰撞電離係數與臨界電場強度
2.3其他物理特性
2.4 缺陷及載子壽命
2.4.1 擴展缺陷
2.4.2 點缺陷
2.4.3 載子壽命
參考文獻
第3章氮化鎵及相關Ⅲ-Ⅴ型氮化物的物理特性
3.1 晶體結構及相關特性
3.2 極化電荷
3.3 用於氮化鎵外延生長的基板
3.3.1 藍寶石基板
3.3.2 碳化矽基板
3.3.3 矽基板
3.4 禁帶結構與相關特性
3.4.1 載子的有效質量
3.4.2 有效態密度
3.5 傳輸特性
3.5.1 GaN/AlGaN結構中的2D遷移率
3.6 碰撞電離係數
3.7 氮化鎵中的缺陷
3.7.1 本徵點缺陷
3.7.2 其他缺陷
3.7.3 氮化鎵中的雜質
3.7.4 Ⅱ族雜質
3.7.5 Ⅳ族雜質
3.7.6 Ⅵ族雜質
3.7.7 深能階
3.8 小結
參考文獻
第4章碳化矽功率元件設計與製造
4.1 引言 4.2
碳化物
.1 導言
4.2.2 低導通態損耗的SiCJBS元件設計
4.2.3 SiCJBS元件的邊緣終端
4.2.4 較高耐用性的SiCJBS元件設計
4.2.5 SiCJBS和SiIGBT混合型模組
4.2.6 pin二極體
4.2. 7 雙極退化
4.2.8 小接面
4.3 SiCMOSFET
4.3.1 引言
4.3.2 元件結構及其製造製程
4.3.3 未來的SiCMOSFET結構
4.3.4 小 接面
4.4 SiCIGBT
4.4.1 引言
4.4.2 元件結構及其製造製程
4.4.44. .3 小結
參考文獻
第5章氮化鎵智慧功率元件和積體電路
5.1 引言
5.1.1 材料特性
5.1.2 外延和摻雜
5.1.3 極化和2DEG
5.1.4 MOS
5.1.5 功率元件應用5.2 元件應用
5.2 元件結構與設計
5.2.1 橫向結構
5.2.2 垂直結構
5.3 裝置的整合製程
5.3.1 橫向整合製程5.3.2
垂直整合製程
5.4 元件性能
5.4.1 靜態特性
5.4.2 動態開關
5.4.3 穩健性
5.4 .4 應用中的裝置選擇
5.5 商用裝置範例
5.5.1 分離電晶體
5.5.2 混合電晶體
5.5.3 整合電晶體
5.6 單晶片整合
5.6.1 功率IC
5.6.2 光電IC
5.7 未來趨勢、可能性與挑戰
致謝
參考文獻
第6章氮化鎵基氮化鎵功率元件設計與製造
6.1 引言
6.2 功率開關的要求
6.2.1 常關工作
6.2.2 高擊穿電壓
6.2.3 低導通電阻和高電流密度
6.2 .4 高溫工作
6.3 基板與外延層
6.4 氮化鎵基板的可用性
6.5 垂直元件：電流孔徑垂直電子電晶體
6.6 氮化鎵垂直元件簡史
6.7 電流孔徑垂直電子電晶體及其關鍵組成部分的設計
6.8 孔徑中的摻雜(Nap)和孔徑長度(Lap)
6.9 漂移區厚度（tn-）
6.10 通道厚度(tUID)和有效閘極長度（Lgo）
6.10.1 通過CBL
6.10.2 未調製的電子
6.10. 3 經由閘極
6.11 電流阻斷層
6.11.1 關於摻雜與注入電流電阻斷層的討論
6.12 溝槽電流孔徑垂直電子晶體管
6.13 金屬-氧化物半導體場效電晶體
6.13.1 基於非再生長金屬-氧化物半導體場效電晶體
6.13.2 基於再生長的金屬-氧化物半導體場效電晶體（OGFET）
6.13.3 OGFET開關性能
6.14 氮化鎵高壓
二極體6.15 元件的邊緣終端、洩漏與主動區面積
6.16 小結
致謝
參考文獻
拓展閱讀
第7章寬禁帶半導體功率元件的閘極驅動器
7.1 引言
7.2 低壓（LV）碳化矽元件的閘極驅動器（1200V和1700VSiCMOSFET和JFET）
7.2.1 引言
7.2.2 閘極驅動器的基本結構
7.2.3 LVSiCMOSFET的設計考量
7.2.4 主動式閘極驅動
7.2.5 1200V/1700V元件的閘極驅動器評估
7.2.6 1200V、100ASiCMOSFET的特性
7.2.7 1700VSiCV、100ASiCMOSFET的特性
7.2.8 1200V、45ASiCJFET模組的特性
7.2.9 商用閘極驅動器回顧
7.3 氮化鎵元件的閘極驅動器（最高650V）
7.3.1 GD規範與設計考量、挑戰與實現
7.3.2 佈局建議
7.3.3 氮化鎵四象限開關（FQS）的閘極驅動設計
7.3.4 商用閘極驅動器IC與趨勢
7.4 閘極驅動器的認證
7.4.1 控制MOSFET開啟/關閉的閘極驅動器操