Design with Operational Amplifiers and Analog Integrated Circuits pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:McGraw-Hill College

作者:Franco, Sergio

出品人:

页数:672

译者:

出版时间:2001-8

价格:$ 304.25

装帧:HRD

isbn号码:9780072320848

丛书系列:

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好的，这是一份针对您提供的书名《Design with Operational Amplifiers and Analog Integrated Circuits》所撰写的一份内容详尽、侧重于其他领域的图书简介。 --- 书名：高功率半导体器件的物理学与先进制造技术 引言 在现代电子工程与电力电子领域，功率半导体器件的性能直接决定了系统的效率、可靠性与尺寸。随着可再生能源的普及、电动汽车的迅猛发展以及工业自动化水平的不断提高，对更高耐压、更低导通损耗和更快速开关特性的功率器件的需求达到了前所未有的高度。本书系统性地探讨了当前主流及前沿高功率半导体器件的物理基础、关键材料科学、精密的制造工艺流程，以及器件的失效分析与可靠性工程。它旨在为从事电力电子、微电子制造、材料科学及相关研究领域的工程师与研究人员提供一本深入且实用的参考手册。 第一部分：功率半导体器件的物理基础与特性 本部分聚焦于理解驱动高功率器件性能的核心物理机制。首先，我们将深入剖析半导体PN结和MOS结构在高温、高电场下的载流子输运行为。重点讨论肖特基势垒的形成机制及其在快速恢复二极管中的应用。 核心章节将详述宽禁带（WBG）半导体的独特优势。我们将详细分析碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）在电子迁移率、热导率以及击穿电场强度方面的理论极限，并对比硅基器件的固有瓶颈。针对SiC MOSFETs和GaN HEMT，我们将建立详细的电学模型，精确描述其在不同工作状态下的开关动态特性、导通电阻的温度依赖性，以及亚阈值导通机制。 此外，功率器件的可靠性与安全工作区（SOA）息息相关。本书将阐述如何通过先进的仿真工具（如TCAD）来预测和优化器件的电场峰值分布，有效避免雪崩击穿和热失控现象。对于高压器件，我们特别关注浮栅效应、陷阱电荷的累积及其对阈值电压漂移的影响。 第二部分：先进制造工艺流程与材料工程 功率器件的性能提升已不再单纯依赖于物理结构的优化，更依赖于尖端制造工艺的精确控制。本部分将详细解析从衬底准备到最终封装的完整产业链环节。 2.1 衬底与外延生长： 深入讨论SiC衬底的晶圆制备技术，包括高温升华法（HTS）和真空升华法（VS）的对比，以及如何有效减少衬底中的微管、位错等晶格缺陷。针对GaN，重点介绍异质外延技术，如蓝宝石、SiC衬底上的AlN缓冲层设计及其对GaN层晶体质量的关键作用。 2.2 离子注入与掺杂控制： 功率器件制造中对特定深度和高浓度的掺杂要求极高。本章将介绍高能离子注入机的操作原理，以及后续的高温退火工艺如何实现激活损伤晶格并精确控制掺杂浓度，特别是针对深P型区域的构建。 2.3 栅极技术与接触形成： 栅极氧化层的质量是MOS器件稳定性的生命线。我们将探讨原子层沉积（ALD）技术在构建超薄、高介电常数栅极堆叠中的应用。在欧姆接触方面，本书详细分析了不同金属/半导体界面的接触电阻优化策略，尤其关注如何通过快速热处理（RTP）形成低阻抗的接触界面，以最小化器件的导通损耗。 2.4 表面钝化与绝缘： 功率器件在高温和高湿环境下极易发生表面漏电和可靠性下降。本部分将介绍先进的钝化材料，如SiN$_{x}$、Al$_{2}$O$_{3}$，及其等离子体增强化学气相沉积（PECVD）或ALD沉积工艺，以确保高压下的界面态密度最小化。 第三部分：封装技术与热管理 先进的芯片设计必须与可靠的封装技术相结合，才能在实际应用中发挥其全部潜力。功率器件的封装目标是实现低寄生电感、高热阻散热和长期机械稳定性的统一。 3.1 功率模块封装结构： 详细分析了传统的引线键合（Wire Bonding）局限性，重点介绍倒装芯片（Flip-Chip）、烧结银（Silver Sintering）连接技术在替代传统焊料中的优势，尤其是在提高工作温度和循环寿命方面的表现。 3.2 散热与热阻评估： 封装的热设计是决定器件寿命的关键因素。本书提供了计算和测量器件热阻（$R_{ heta JC}$）的实用方法，并探讨了如直接键合（Direct Bonded Copper, DBC）基板、散热片的选型以及TIM（导热界面材料）对整体热性能的影响。 3.3 寄生参数的提取与优化： 模块封装引入的引线电感和环路电感是开关损耗的主要来源。本章指导读者如何通过电磁仿真（EM Simulation）精确提取这些寄生参数，并设计优化的引线布局和电流路径，以支持数十千赫兹以上的高频开关操作。 第四部分：器件的可靠性、失效分析与未来趋势 本部分的重点在于确保器件在长期服役中的稳定性。我们将探讨驱动功率器件失效的主要机制，包括电迁移（Electromigration）、热机械应力下的界面剥离、以及动态雪崩诱发效应（DRIE）。 4.1 失效分析技术： 介绍了激光扫描声学显微镜（LSCM）、电学故障注入定位（OBIC/EBIC）以及扫描俄歇显微镜（SAM）在定位功率器件内部微小缺陷（如空洞、裂纹）中的应用。 4.2 宽禁带器件的长期挑战： 针对SiC和GaN器件，我们将重点分析高频开关下的短沟道效应、阈值电压不稳定性，以及在极端温度下的衰减机制。 4.3 未来展望： 最后，本书展望了下一代功率半导体材料（如超宽禁带半导体氧化镓Ga$_{2}$O$_{3}$）在更高电压、更高效率应用中的潜力，以及先进封装技术（如3D集成）对未来电力电子系统的颠覆性影响。 总结 《高功率半导体器件的物理学与先进制造技术》不仅涵盖了从材料生长到最终封装的完整技术链条，更深入挖掘了底层物理模型与实际工艺参数之间的复杂联系。本书是电力电子系统设计师、半导体工艺工程师及相关研究人员不可或缺的专业工具书。

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主要讲述板级电路设计，和Gray那本一样，是字典...但是这本真的很全面，如果你只懂运放内部如何设计，却不懂运放该怎么用，这本书你一定不能错过。

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