定 價(jià):79 元
叢書名:半導(dǎo)體與集成電路關(guān)鍵技術(shù)叢書
- 作者:關(guān)艷霞劉斌吳美樂盧雪梅
- 出版時(shí)間:2023/6/1
- ISBN:9787111727743
- 出 版 社:機(jī)械工業(yè)出版社
- 中圖法分類:TN303
- 頁碼:
- 紙張:膠版紙
- 版次:
- 開本:16開
本書內(nèi)容包括4部分。第1部分介紹功率半導(dǎo)體器件的分類及發(fā)展歷程,主要包括功率半導(dǎo)體器件這個(gè)“大家族”的主要成員及各自的特點(diǎn)和發(fā)展歷程。第2部分介紹功率二極管,在傳統(tǒng)的功率二極管(肖特基二極管和PiN二極管)的基礎(chǔ)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(nèi)容。第3部分介紹功率開關(guān)器件,主要分為傳統(tǒng)開關(guān)器件和現(xiàn)代開關(guān)器件,傳統(tǒng)開關(guān)器件以晶閘管為主,在此基礎(chǔ)上,介紹以GTO晶閘管為主的派生器件;現(xiàn)代功率開關(guān)器件以功率MOSFET和IGBT為主。第4部分為功率半導(dǎo)體器件應(yīng)用綜述,以脈沖寬度調(diào)制(PWM)為例說明如何根據(jù)器件的額定電壓和電路的開關(guān)頻率選擇適合應(yīng)用的最佳器件。
本書適合電子科學(xué)、電力電子及電氣傳動(dòng)、半導(dǎo)體及集成電路等專業(yè)技術(shù)人員參考,也可作為相關(guān)專業(yè)本科生及研究生教材。
本書配有教學(xué)視頻(掃描書中二維碼直接觀看)及電子課件等教學(xué)資源,需要配套資源的教師可登錄機(jī)械工業(yè)出版社教育服務(wù)網(wǎng)www.cmpedu.com免費(fèi)注冊后下載。
如果“芯片”是電子設(shè)備的大腦的話,那么功率半導(dǎo)體器件以及所構(gòu)成的系統(tǒng)就是電子設(shè)備的心臟,為大腦提供能源,二者缺一不可。
作為電力電子技術(shù)核心器件的功率半導(dǎo)體器件,自1956年第一只晶閘管誕生以來,得到了迅速的發(fā)展。如今的功率半導(dǎo)體器件種類繁多,相關(guān)文獻(xiàn)大量涌現(xiàn),很多著作都非常具有代表性,其中,《功率半導(dǎo)體器件基礎(chǔ)》(美,BJBaliga著,韓鄭生等譯,2013年2月由電子工業(yè)出版社出版),內(nèi)容全面、系統(tǒng),既包含理論基礎(chǔ),又包含各種功率半導(dǎo)體器件的工作原理,并有對(duì)理論模型的仿真驗(yàn)證,但對(duì)于學(xué)時(shí)有限的讀者來說,篇幅過大!峨娏Π雽(dǎo)體新器件及其制造技術(shù)》(王彩琳編著,2015年6月由機(jī)械工業(yè)出版社出版),內(nèi)容新穎,對(duì)功率半導(dǎo)體器件制造技術(shù)進(jìn)行了較詳細(xì)的介紹,非常適合專業(yè)人士閱讀學(xué)習(xí)。《功率半導(dǎo)體器件——原理、特性和可靠性》(德,JLutz著,卞抗譯,2013年6月由機(jī)械工業(yè)出版社出版),分析透徹,尤其是對(duì)功率半導(dǎo)體器件損壞機(jī)理的分析非常精彩,翻譯準(zhǔn)確,但更適合有一定專業(yè)基礎(chǔ)的專業(yè)人士閱讀學(xué)習(xí),對(duì)初學(xué)者有一定難度!豆β拾雽(dǎo)體器件與應(yīng)用》(瑞士,SLinder著,肖曦、李虹等譯,2009年5月由機(jī)械工業(yè)出版社出版),語言簡練,篇幅雖然不大,但包含的內(nèi)容很有實(shí)用性,更適合專業(yè)人士閱讀學(xué)習(xí)。為了方便初學(xué)讀者系統(tǒng)、全面地學(xué)習(xí)功率半導(dǎo)體器件的相關(guān)知識(shí),需要一本全面系統(tǒng)介紹各種功率半導(dǎo)體器件工作原理,內(nèi)容由淺入深,而且篇幅適中的圖書。
為適應(yīng)這種需求,作者綜合了諸多相關(guān)文獻(xiàn),結(jié)合多年的教學(xué)和科研工作經(jīng)驗(yàn),完成了本書。書中包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容:
1. 功率半導(dǎo)體器件的分類及發(fā)展歷程
功率半導(dǎo)體器件分為功率二極管和功率開關(guān)器件。功率二極管分單極型和雙極型兩大類。功率開關(guān)器件從結(jié)構(gòu)上可分為晶閘管類開關(guān)器件和晶體管類開關(guān)器件,從時(shí)間上可分為傳統(tǒng)開關(guān)器件(以晶閘管及派生器件為主)和現(xiàn)代開關(guān)器件(以功率MOSFET和IGBT為主)。這一部分內(nèi)容為讀者介紹了功率半導(dǎo)體器件這個(gè)“大家族”的主要成員,及各自的特點(diǎn)和發(fā)展歷程。
2.功率二極管
功率二極管分單極型和雙極型進(jìn)行討論和分析。單極型二極管以傳統(tǒng)的單極型二極管——肖特基二極管為基礎(chǔ),在此基礎(chǔ)上,介紹JBS等改進(jìn)型的單極型二極管。雙極型二極管以傳統(tǒng)的雙極型二極管——PiN二極管為基礎(chǔ),在此基礎(chǔ)上,介紹MPS等改進(jìn)型雙極型二極管。
3.功率開關(guān)器件
功率開關(guān)器件分為傳統(tǒng)開關(guān)器件和現(xiàn)代開關(guān)器件。傳統(tǒng)開關(guān)器件以晶閘管為主,在此基礎(chǔ)上,介紹以GTO晶閘管為主的晶閘管派生器件,F(xiàn)代功率開關(guān)器件以功率MOSFET和IGBT為主。
4.功率半導(dǎo)體器件應(yīng)用綜述
以脈沖寬度調(diào)制(PWM)為例說明如何根據(jù)器件的額定電壓和電路的開關(guān)頻率選擇適合應(yīng)用的最佳器件。
本書特點(diǎn):
1)功率二極管的內(nèi)容更加豐富。隨著高性能功率開關(guān)器件的出現(xiàn)(如功率MOSFET和IGBT),功率二極管的性能成為限制功率電路性能的主要因素。本書在傳統(tǒng)的功率二極管(肖特基整流器和PiN整流器)的基礎(chǔ)上,增加了結(jié)勢壘控制肖特基(JBS)二極管、溝槽肖特基勢壘控制肖特基(TSBS)二極管、溝槽MOS勢壘控制肖特基(TMBS)二極管等先進(jìn)的單極型二極管,以及MPS等新型雙極型二極管的內(nèi)容。
2)增加了仿真案例。對(duì)器件特性進(jìn)行仿真,將器件外部特性和器件內(nèi)部微觀機(jī)制建立可視化的對(duì)應(yīng)關(guān)系,不僅能夠佐證理論模型,還可以幫助讀者加深對(duì)所學(xué)理論的理解。
3)設(shè)置了設(shè)計(jì)案例。對(duì)于經(jīng)典器件,如晶閘管,書中給出了實(shí)際設(shè)計(jì)案例,將所學(xué)理論內(nèi)容,以設(shè)計(jì)案例的形式連接在一起,形成整體化的知識(shí)體系。
4)增加了應(yīng)用綜述內(nèi)容,這一內(nèi)容的增加旨在讓讀者了解電路系統(tǒng)對(duì)功率器件特性的要求。沒有完美的器件,只有更合適的器件,不同的應(yīng)用場合,需要不同的器件。
本書由關(guān)艷霞、劉斌、吳美樂和盧雪梅合作完成,第2章由劉斌編寫,第3章由吳美樂編寫,第6章由盧雪梅編寫,其他章節(jié)由關(guān)艷霞編寫。
在本書的編寫過程中,我們得到了已故潘福泉老師的無私幫助,尤其在晶閘管設(shè)計(jì)方面。潘老師將實(shí)際案例和理論設(shè)計(jì)相結(jié)合,對(duì)理論設(shè)計(jì)提出了修正建議,謹(jǐn)以此書對(duì)潘老師表示深切懷念。
本書在正式出版之前,已在沈陽工業(yè)大學(xué)作為校內(nèi)教材使用多年,很多畢業(yè)生為此書提出了寶貴意見,在此表示深深的感謝。
前言
第1章緒論1
11電力電子器件和電力電子學(xué)1
12功率半導(dǎo)體器件的定義1
13功率半導(dǎo)體器件的種類2
14功率整流管3
141單極型功率二極管3
142雙極型功率二極管4
15功率半導(dǎo)體開關(guān)器件5
151晶閘管類功率半導(dǎo)體器件5
152雙極型功率晶體管7
153功率MOSFET7
154IGBT8
16硅功率集成電路9
17碳化硅功率開關(guān)11
18功率半導(dǎo)體器件的發(fā)展12
181功率半導(dǎo)體器件的發(fā)展歷程12
182功率半導(dǎo)體器件的發(fā)展趨勢12
參考文獻(xiàn)13
第2章單極型功率二極管14
21功率肖特基二極管14
211功率肖特基二極管的結(jié)構(gòu)14
212正向?qū)顟B(tài)15
213反向阻斷特性18
22結(jié)勢壘控制肖特基(JBS)二極管20
221JBS二極管的結(jié)構(gòu)20
222正向?qū)P?2
223反向漏電流模型30
23溝槽肖特基勢壘控制肖特基(TSBS)二極管43
24溝槽MOS勢壘控制肖特基(TMBS)二極管44
參考文獻(xiàn)46
第3章雙極型功率二極管47
31PiN二極管的結(jié)構(gòu)與靜態(tài)特性47
311PiN二極管的結(jié)構(gòu)47
312PiN二極管的反向耐壓特性48
313PiN二極管通態(tài)特性49
32碳化硅PiN二極管59
33PiN二極管的動(dòng)態(tài)特性60
331PiN二極管的開關(guān)特性61
332PiN二極管的動(dòng)態(tài)反向特性63
34PiN二極管反向恢復(fù)過程中電流的瞬變67
35現(xiàn)代PiN二極管的設(shè)計(jì)70
351有軸向載流子壽命分布的二極管70
352SPEED結(jié)構(gòu)72
36MPS二極管73
361MPS二極管的工作原理74
362碳化硅MPS整流器91
363反向阻斷特性99
364開關(guān)特性107
參考文獻(xiàn)109
第4章晶閘管110
41概述110
411晶閘管基本結(jié)構(gòu)和基本特性110
412基本工作原理112
42晶閘管的耐壓能力113
421PNPN結(jié)構(gòu)的反向轉(zhuǎn)折電壓113
422PNPN結(jié)構(gòu)的正向轉(zhuǎn)折電壓115
423晶閘管的高溫特性117
43晶閘管最佳阻斷參數(shù)的確定119
431最佳正、反向阻斷參數(shù)的確定119
432λ因子設(shè)計(jì)法121
433關(guān)于阻斷參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)法的討論123
434P2區(qū)相關(guān)參數(shù)的估算124
435表面耐壓和表面造型126
44晶閘管的門極特性與門極參數(shù)的計(jì)算128
441晶閘管的觸發(fā)方式128
442門極參數(shù)131
443門極觸發(fā)電流、觸發(fā)電壓的計(jì)算132
444中心放大門極觸發(fā)電流、電壓的計(jì)算134
45晶閘管的通態(tài)特性137
451通態(tài)特征分析137
452計(jì)算晶閘管正向壓降的模型138
453正向壓降的計(jì)算140
46晶閘管的動(dòng)態(tài)特性144
461晶閘管的導(dǎo)通過程與特性144
462通態(tài)電流臨界上升率152
463斷態(tài)電壓臨界上升率155
464關(guān)斷特性157
47晶閘管的派生器件162
471快速晶閘管163
472雙向晶閘管164
473逆導(dǎo)晶閘管169
474門極關(guān)斷(GTO)晶閘管174
475門極換流晶閘管193
參考文獻(xiàn)194
第5章現(xiàn)代功率半導(dǎo)體器件195
51功率MOSFET195
511功率MOSFET的結(jié)構(gòu)195
512功率MOSFET的基本特性197
513VDMOSFET的導(dǎo)通電阻198
514VDMOSFET元胞的優(yōu)化203
515VDMOSFET阻斷電壓影響因素分析204
516功率MOSFET的開關(guān)特性205
52絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)210
521IGBT的基本結(jié)構(gòu)210
522IGBT的工作原理與輸出特性212
523IGBT的阻斷特性213
524IGBT的通態(tài)特性215
525IGBT的開關(guān)特性220
526擎住效應(yīng)226
參考文獻(xiàn)228
第6章功率半導(dǎo)體器件應(yīng)用綜述229
61典型H橋拓?fù)?30
62低直流總線電壓下的應(yīng)用232
63中等直流總線電壓下的應(yīng)用234
64高直流總線電壓下的應(yīng)用235
參考文獻(xiàn)237