功率半导体器件:原理、特性和可靠性:physics, characteristics, reliability

目录
译者的话
原书第2版序言
原书第1版序言
常用符号
第1章功率半导体器件——高效电能变换装置中的关键器件1
11装置、电力变流器和功率半导体器件1
111电力变流器的基本原理2
112电力变流器的类型和功率器件的选择3
12使用和选择功率半导体6
13功率半导体的应用8
14用于碳减排的电力电子设备11
参考文献14
第2章半导体的性质17
21引言17
22晶体结构19
23禁带和本征浓度21
24能带结构和载流子的粒子性质24
25掺杂的半导体28
26电流的输运36
261载流子的迁移率和场电流36
262强电场下的漂移速度42
263载流子的扩散，电流输运方程式和爱因斯坦关系式43
27复合产生和非平衡载流子的寿命45
271本征复合机理47
272包含金、铂和辐射缺陷的复合中心上的复合48
28碰撞电离64
29半导体器件的基本公式70
210简单的结论73
2101少数载流子浓度的时间和空间衰减73
2102电荷密度的时间和空间衰减74
参考文献75
第3章pn结80
31热平衡状态下的pn结80
311突变结82
312缓变结87
32pn结的IV特性90
33pn结的阻断特性和击穿97
331阻断电流97
332雪崩倍增和击穿电压100
333宽禁带半导体的阻断能力108
34发射区的注入效率109
35pn结的电容115
参考文献117
功率半导体器件——原理、特性和可靠性（原书第2版）目录第4章功率器件工艺的介绍119
41晶体生长119
42通过中子嬗变来调节晶片的掺杂120
43外延生长122
44扩散124
441扩散理论，杂质分布124
442掺杂物的扩散系数和溶解度130
443高浓度效应，扩散机制132
45离子注入134
46氧化和掩蔽138
47边缘终端140
471斜面终端结构140
472平面结终端结构142
473双向阻断器件的结终端143
48钝化144
49复合中心145
491用金和铂作为复合中心145
492辐射引入的复合中心147
493Pt和Pd的辐射增强扩散149
410辐射引入杂质150
411GaN器件工艺的若干问题151
参考文献155
第5章pin二极管160
51pin二极管的结构160
52pin二极管的IV特性161
53pin二极管的设计和阻断电压162
54正向导通特性167
541载流子的分布167
542结电压169
543中间区域两端之间的电压降170
544在霍尔近似中的电压降171
545发射极复合、有效载流子寿命和正向特性173
546正向特性和温度的关系179
55储存电荷和正向电压之间的关系180
56功率二极管的开通特性181
57功率二极管的反向恢复183
571定义183
572与反向恢复有关的功率损耗189
573反向恢复：二极管中电荷的动态192
574具有*佳反向恢复特性的快速二极管199
575MOS控制二极管208
58展望213
参考文献214
第6章肖特基二极管216
61金属半导体结的能带图216
62肖特基结的IV特性217
63肖特基二极管的结构219
64单极型器件的欧姆电压降220
641额定电压为200V和100V的硅肖特基二极管与pin二极管的比较222
65SiC肖特基二极管223
651SiC单极二极管特性223
652组合pin肖特基二极管226
653SiC肖特基和MPS二极管的开关特性和耐用性230
参考文献232
第7章双极型晶体管234
71双极型晶体管的工作原理234
72功率双极型晶体管的结构235
73功率晶体管的IV特性236
74双极型晶体管的阻断特性237
75双极型晶体管的电流增益239
76基区展宽、电场再分布和二次击穿243
77硅双极型晶体管的局限性245
78SiC双极型晶体管245
参考文献246
第8章晶闸管248
81结构与功能模型248
82晶闸管的IV特性251
83晶闸管的阻断特性252
84发射极短路点的作用253
85晶闸管的触发方式254
86触发前沿扩展255
87随动触发与放大门极256
88晶闸管关断和恢复时间258
89双向晶闸管260
810门极关断晶闸管261
811门极换流晶闸管265
参考文献268
第9章MOS晶体管及场控宽禁带器件270
91MOSFET的基本工作原理270
92功率MOSFET的结构271
93MOS晶体管的IV特性272
94MOSFET沟道的特性273
95欧姆区域276
96现代MOSFET的补偿结构277
97MOSFET特性的温度依赖性281
98MOSFET的开关特性282
99MOSFET的开关损耗286
910MOSFET的安全工作区287
911MOSFET的反并联二极管288
912SiC场效应器件292
9121SiC JFET292
9122SiC MOSFET294
9123SiC MOSFET体二极管296
913GaN横向功率晶体管297
914GaN纵向功率晶体管302
915展望303
参考文献303
第10章IGBT307
101功能模式307
102IGBT的IV特性309
103IGBT的开关特性310
104基本类型：PTIGBT和NPTIGBT312
105IGBT中的等离子体分布315
106提高载流子浓度的现代IGBT317
1061高n发射极注入比的等离子增强317
1062无闩锁元胞几何图形320
1063“空穴势垒”效应321
1064集电极端的缓冲层322
107具有双向阻断能力的IGBT324
108逆导型IGBT325
109IGBT的潜力329
参考文献332
第11章功率器件的封装335
111封装技术面临的挑战335
112封装类型336
1121饼形封装338
1122TO系列及其派生339
1123模块342
113材料的物理特性347
114热仿真和热等效电路349
1141热参数与电参数间的转换349
1142一维等效网络354
1143三维热网络356
1144瞬态热阻357
115功率模块内的寄生电学元件359
目录ⅩⅦⅩⅧ功率半导体器件——原理、特性和可靠性（原书第2版）1151寄生电阻359
1152寄生电感362
1153寄生电容365
116先进的封装技术367
1161银烧结技术368
1162扩散钎焊370
1163芯片顶部接触的先进技术371
1164改进后的衬底375
1165先进的封装理念376
参考文献379
第12章可靠性和可靠性试验383
121提高可靠性的要求383
122高温反向偏置试验385
123高温栅极应力试验388
124温度湿度偏置试验390
125高温和低温存储试验392
126温度循环和温度冲击试验393
127功率循环试验395
1271功率循环试验的实施395
1272功率循环诱发的失效机理400
1273寿命预测模型407
1274失效模式的离析410
1275功率循环的任务配置和叠加414
1276TO封装模块的功率循环能力417
1277SiC器件的功率循环418
128宇宙射线失效422
1281盐矿试验422
1282宇宙射线的由来423
1283宇宙射线失效模式426
1284基本的失效机理模型427
1285基本的设计规则429
1286考虑nn 结后的扩展模型432
1287扩展模型设计的新进展435
1288SiC器件的宇宙射线稳定性437
129可靠性试验结果的统计评估440
1210可靠性试验的展望449
参考文献450
第13章功率器件的损坏机理456
131热击穿——温度过高引起的失效456
132浪涌电流458
133过电压——电压高于阻断能力461
134动态雪崩466
1341双极型器件中的动态雪崩466
1342快速二极管中的动态雪崩467
1343具有高动态雪崩能力的二极管结构475
1344IGBT关断过程中的过电流和动态雪崩479
135超出GTO的*大关断电流481
136IGBT的短路和过电流482
1361短路类型Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ482
1362短路的热、电应力486
1363短路时的电流丝491
137IGBT电路失效分析494
参考文献496
第14章功率器件的感应振荡和电磁干扰500
141电磁干扰的频率范围500
142LC振荡502
1421并联IGBT的关断振荡502
1422阶跃二极管的关断振荡504
1423宽禁带器件的关断振荡506
143渡越时间振荡508
1431等离子体抽取渡越时间振荡509
1432动态碰撞电离渡越时间振荡515
1433动态雪崩振荡519
1434传输时间振荡的总结521
参考文献522
第15章集成电力电子系统524
151定义和基本特征524
152单片集成系统——功率IC526
153GaN单片集成系统529
154印制电路板上的系统集成531
155混合集成533
参考文献539
附录ASi与4HSiC中载流子迁移率的建模参数541
附录B复合中心及相关参数543
附录C雪崩倍增因子与有效电离率548
附录D封装技术中重要材料的热参数552
附录E封装技术中重要材料的电参数553