Fundamentals of Power Semiconductor Devices pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:Springer

作者:B. Jayant Baliga

出品人:

页数:1096

译者:

出版时间:2008-09-05

价格:USD 139.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780387473130

丛书系列:

图书标签:

• 英文原版
• semiconductor
• power
• IC
• 微电子
• 学术
• PE
• Power Semiconductor
• Power Devices
• Semiconductor Physics
• Electronics
• Electrical Engineering
• Device Characteristics
• Switching Devices
• Thyristors
• Diodes
• MOSFETs
• IGBTs

好的，这是一份关于《Fundamentals of Power Semiconductor Devices》之外的、详尽的、不含重复信息的图书简介，模拟专业书籍的写作风格。 --- 功率半导体器件：设计、制造与系统集成（Power Semiconductor Devices: Design, Manufacturing, and System Integration） 书籍概述 《功率半导体器件：设计、制造与系统集成》 是一部面向高级本科生、研究生以及工业界资深工程师的权威性著作。本书系统性地涵盖了现代功率半导体器件从材料基础到器件结构设计，再到系统级可靠性与封装技术的全流程知识体系。与专注于基本物理机制和经典器件模型的教材不同，本书更侧重于当前高性能、高可靠性功率模块面临的工程挑战、先进制造工艺的演进，以及如何将这些器件无缝集成到实际的电力电子系统中。 本书旨在为读者提供一个全面且深入的视角，理解如何利用前沿材料科学、精密半导体工艺和先进的热管理技术，来突破当前功率转换效率和功率密度的瓶颈。内容聚焦于面向电动汽车（EV）、可再生能源并网以及高密度数据中心供电等尖端应用的需求。 核心内容深度解析 本书结构围绕功率半导体器件生命周期的三大支柱展开：先进材料与载流子动力学、精密结构工程与制造、以及系统级性能与可靠性工程。 第一部分：先进功率半导体材料与载流子输运（Advanced Power Semiconductor Materials and Carrier Dynamics） 本部分深入探讨了超越传统硅基平台的新型宽禁带（WBG）半导体材料的物理特性及其对器件性能的决定性影响。 1. 宽禁带半导体基础物理： 详细分析了碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）的晶体结构、能带隙、击穿电场强度、热导率以及载流子迁移率的参数空间。对比了这些参数与硅（Si）的差异，并阐述了这些差异如何直接转化为更高的开关速度和更低的导通损耗。探讨了SiC MOSFETs 和 GaN HEMT 在高频工作下的瞬态响应特性，包括米勒电容效应的动态行为。 2. 缺陷工程与衬底生长： 重点讨论了SiC衬底的缺陷（如微管、位错）如何影响器件的长期可靠性和击穿电压。详细介绍了化学气相沉积（CVD）工艺中外延层的控制技术，特别是如何精确调控掺杂浓度梯度和表面形貌，以确保器件具有一致的阈值电压和可控的雪崩特性。对于GaN系统，深入探讨了异质结生长（如AlGaN/GaN）中应力管理和界面质量控制的重要性。 3. 高质量界面与接触电阻： 分析了器件性能的关键瓶颈——欧姆接触。探讨了不同金属-半导体体系（如Ni/Ti/Al/Pt在SiC上，或Ti/Al/Ni/Au在GaN上）的肖特基势垒高度（SBH）对导通电阻的影响。介绍了退火工艺对界面反应和接触电阻的优化作用，并讨论了如何利用掺杂层设计来降低接触电阻至亚毫欧每平方厘米的水平。 第二部分：精密器件结构设计与工艺集成（Precision Device Structure Design and Process Integration） 本部分从工程设计角度出发，剖析了如何将材料科学转化为可制造、高性能的实际器件结构。 1. MOSFETs 与 HEMTs 的结构演进： 详细对比了Trench MOSFET、Planar MOSFET以及HEMT（高电子迁移率晶体管）的结构优势和劣势。特别关注了SiC MOSFET中$ ext{SiO}_2/ ext{SiC}$界面陷阱密度对阈值电压稳定性的影响，并探讨了采用原子层沉积（ALD）氧化物或双面对称沟道结构（Double-Sided MOSFETs）的解决方案。对于GaN HEMT，重点分析了栅极结构（如p-GaN栅极）如何解决常关型（Normally-Off）操作的挑战。 2. 阻断机制与高压设计： 阐述了如何通过优化漂移区（Drift Region）的厚度和掺杂浓度来平衡导通电阻（$R_{ ext{on}}$）和击穿电压（$V_{ ext{BR}}$）。介绍了超级结（Superjunction）技术在Si器件中的应用，以及如何在WBG器件中通过优化Junction Termination Extension (JTE) 或 Field Plate (FP) 结构来实现对边缘场强的精确控制，从而最大化器件的有效击穿电压。 3. 制造工艺流程与良率控制： 系统介绍了功率器件制造中的关键工艺步骤，包括深亚微米光刻技术在功率器件上的应用、离子注入与激活退火、选择性刻蚀技术（如反应离子刻蚀 RIE）在形成沟道和隔离结构中的作用。强调了工业级制造中，工艺窗口的拓宽和良率（Yield）管理的重要性，特别是对大尺寸晶圆上的均匀性控制。 第三部分：功率模块封装与系统级可靠性（Power Module Packaging and System-Level Reliability） 本部分将焦点从芯片本身转向器件在实际应用环境下的性能保障。 1. 先进封装技术与热管理： 探讨了如何将高功率密度器件封装在满足严苛环境要求的封装体内。详细分析了键合技术（Wire Bonding, Die-Attach）对高频开关性能和热阻的影响。重点讨论了烧结连接技术（Sintering），特别是银烧结，在替代传统钎焊材料方面如何显著降低热阻，提高长期热循环寿命。讨论了封装材料的热膨胀系数失配（CTE Mismatch）带来的机械应力问题。 2. 动态可靠性与电应力评估： 超越了静态击穿测试，本书深入研究了器件在动态开关过程中的可靠性挑战。分析了短路能力（Short Circuit Capability, SCC）的物理机制，包括电流限制、热失控起始点和保护策略。讨论了dv/dt 和 di/dt 对栅极驱动电路的瞬态影响，以及如何设计栅极回路以抑制振荡和过冲。 3. 寄生参数建模与系统仿真： 指导读者如何从封装数据中提取精确的寄生电感（$L_{ ext{parasitic}}$）和电容。介绍了如何将器件级的SPICE模型与系统级建模（如PLECS或Matlab/Simulink）结合，实现从电磁兼容性（EMC）到系统效率的完整仿真验证。强调了建模精度对于预测高频开关损耗和EMI辐射的决定性作用。 目标读者与学习价值 本书适合于希望深入理解现代功率器件制造和系统集成挑战的专业人士。通过本书，读者将能够： 理解并量化宽禁带材料在提升功率密度上的核心物理优势。 掌握设计高效率、高可靠性功率开关的结构工程原则。 评估不同先进封装技术对器件热性能和电气性能的耦合影响。 具备在电动汽车逆变器、高频电源和电网设备中，对下一代功率模块进行选型、设计和验证的能力。 本书强调工程实践与前沿研究的结合，是连接基础半导体物理与尖端电力电子系统开发的桥梁。 ---

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

翻阅这本书，我仿佛置身于一个充满智慧与创新的电力电子世界。作者在撰写关于BJT（双极结型晶体管）的章节时，不仅仅局限于其传统的NPN和PNP结构，而是深入探讨了其功率器件应用中的特殊结构，例如达林顿结构和光控BJT，以及它们在特定电路中的优势和局限性。在解释BJT的击穿机制时，作者非常细致地分析了集电极-发射极击穿、集电极-基极击穿以及二次击穿等现象，并给出了相应的防护措施。我尤其对他在描述BJT饱和区特性时所使用的深入浅出的语言和精巧的图示印象深刻，它帮助我理解了即使在饱和状态下，器件的载流子行为也并非一成不变，并且会影响到器件的开关速度和功耗。在关于功率MOSFET的章节，作者不仅仅讲解了其理想模型，还花费了大量篇幅来分析寄生参数，如栅极-源极电容、漏极-源极电容和体二极管的恢复特性，以及这些参数如何影响器件的开关性能和损耗。他提出的优化栅极驱动电路以减小开关损耗的方法，对我非常有启发。我尤其欣赏他对MOSFET安全工作区域（SOA）的深入分析，不仅仅列举了常用的SOA曲线，还详细解释了SOA曲线背后的物理机制，以及如何在设计中确保器件在SOA内安全工作。

评分☆☆☆☆☆

这本书在深入探讨每一个功率半导体器件时，都展现出一种令人惊叹的严谨性。在功率MOSFET的章节，作者不仅详细解析了其导通电阻、开关损耗等关键参数的计算方法，还深入探讨了寄生参数对器件性能的影响，例如体二极管的反向恢复问题，以及如何通过栅极驱动电路的设计来优化其开关特性。我特别喜欢他关于栅极驱动电路设计的章节，不仅仅提供了常见的驱动电路拓扑，还详细分析了不同驱动方式在降低开关损耗、提高抗干扰能力方面的优劣，并给出了一些非常实用的设计指导。作者还花费了 considerable 的篇幅来讲解二极管的雪崩击穿机制，从载流子倍增效应的物理过程到器件的漏电流特性，都进行了详尽的阐述，并且通过仿真结果来验证其理论分析的准确性。我印象最深刻的是，他分析了不同衬底材料对功率器件性能的影响，比如硅基、碳化硅基和氮化硅基器件在耐高压、高温以及开关速度方面的差异，并展望了未来新型功率半导体材料的发展趋势。这种对材料科学的深入理解，使得这本书的内容更加丰富和具有前瞻性。此外，在介绍IGBT时，作者不仅仅停留在其P-N-P-N结构的工作原理，还深入分析了其短路能力、栅极电荷特性以及门极驱动的匹配问题，并且提供了针对不同应用场景的IGBT选型建议。我尤其欣赏他对IGBT热稳定性的讨论，详细分析了温度升高对载流流密度和饱和压降的影响，以及如何通过设计优化来提高器件的可靠性。

评分☆☆☆☆☆

这本书的叙述风格非常独特，它没有采用那种枯燥乏味的教科书式语言，而是充满了作者的个人思考和对行业的热情。在阐述功率二极管的特性时，作者不仅仅介绍了PN结二极管，还深入探讨了肖特基二极管、快速恢复二极管以及变容二极管等多种类型，并详细分析了它们在不同应用中的优缺点，例如在开关电源中的应用、在续流电路中的应用以及在变频电路中的应用。我特别喜欢他对二极管反向恢复过程的详细解释，不仅仅给出了理论模型，还通过示波器截图展示了实际波形，帮助我更直观地理解了反向恢复电荷（Qrr）对开关损耗的影响。在讲解IGBT的章节，作者并没有仅仅停留于其三端器件的结构，而是深入分析了其与MOSFET和BJT在导通特性、开关特性以及载流子复合过程方面的差异，并且详细阐述了IGBT的短路耐受能力以及如何通过驱动电路来优化其性能。他对于IGBT在变流器中的应用，尤其是硬开关和软开关应用中的考量，提供了非常深刻的见解。我尤其对作者关于IGBT门极电荷特性的讨论印象深刻，他用非常生动的语言解释了门极电荷的来源，以及它对门极驱动电路设计提出的挑战。

评分☆☆☆☆☆

这本书以一种非常独特的方式，将抽象的半导体物理概念与实际的工程应用紧密结合。在介绍功率二极管时，作者不仅仅探讨了其 PN 结的电学特性，还深入分析了不同材料（如硅、碳化硅、氮化镓）在导电性、耐压、耐温和开关速度等方面的优势和劣势，并预测了未来功率半导体材料的发展趋势。我特别喜欢他在分析肖特基二极管的漏电流特性时，不仅仅给出了理论模型，还展示了实际测量数据，帮助我理解了温度升高对漏电流的影响，以及如何通过选择合适的封装和散热措施来抑制漏电流。在讲解IGBT时，作者不仅仅分析了其 IGBT 的 P-N-P-N 串联结构，还深入探讨了其在不同变流器拓扑中的应用，例如在硬开关和软开关应用中的损耗特性，以及如何通过优化 PWM 控制策略来降低损耗和提高效率。他对于 IGBT 的短路保护机制，以及如何设计合适的栅极驱动电路来保证器件的安全可靠工作，给出了非常详细和实用的指导。我印象深刻的是，作者在分析 IGBT 的关断损耗时，不仅仅关注了其反向恢复电荷，还详细讨论了栅极电荷的释放过程以及如何通过优化栅极驱动电路来减小关断过程中的电压和电流应力。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我带来的最大感受是其内容的深度和广度，它不仅仅是一本介绍电力半导体器件的书籍，更是一本能够帮助读者构建完整知识体系的指南。在深入探讨功率二极管时，作者不仅仅介绍了 PN 结二极管的单向导电性，还详细分析了不同掺杂浓度、不同结区宽度以及不同电极材料对二极管的正向压降、反向漏电流以及结电容的影响。我特别喜欢他在分析肖特基二极管的漏电流特性时，不仅仅给出了理论模型，还展示了实际测量数据，帮助我理解了温度升高对漏电流的影响，以及如何通过选择合适的封装和散热措施来抑制漏电流。在讲解 IGBT 时，作者不仅仅分析了其 IGBT 的 P-N-P-N 串联结构，还深入探讨了其在不同变流器拓扑中的应用，例如在硬开关和软开关应用中的损耗特性，以及如何通过优化 PWM 控制策略来降低损耗和提高效率。他对于 IGBT 的短路保护机制，以及如何设计合适的栅极驱动电路来保证器件的安全可靠工作，给出了非常详细和实用的指导。我印象深刻的是，作者在分析 IGBT 的关断损耗时，不仅仅关注了其反向恢复电荷，还详细讨论了栅极电荷的释放过程以及如何通过优化栅极驱动电路来减小关断过程中的电压和电流应力。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格非常鲜明，作者以一种极具个人魅力的叙述方式，将复杂的电力半导体器件知识呈现给读者。在分析功率 MOSFET 时，作者不仅仅关注其理想的开关特性，还深入探讨了各种非理想因素，例如栅极电容、漏极电容以及体二极管的反向恢复特性对器件的动态性能的影响，并提供了具体的计算公式和优化建议。我尤其欣赏他对 MOSFET 的栅极驱动电路设计的深入讲解，作者不仅仅列举了几种常用的驱动电路拓扑，还对每种拓扑的驱动能力、驱动速度以及抗干扰能力进行了详细的分析，并提供了实际电路设计中需要注意的细节。在讲解 IGBT 时，作者不仅仅分析了其与 MOSFET 和 BJT 的工作原理上的差异，还深入探讨了 IGBT 的可靠性问题，例如热失控、二阶击穿以及门极氧化层击穿等，并给出了相应的防护措施和设计建议。他对于 IGBT 在不同应用场景下的寿命预测和可靠性评估，也提供了非常深刻的见解。我印象深刻的是，作者在分析 IGBT 的导通损耗时，不仅仅给出了饱和压降的计算方法，还详细讨论了温度、集电极电流以及栅极电压等因素对饱和压降的影响，并给出了在设计中如何减小导通损耗的策略。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计简洁大气，以一种深邃的蓝色为主调，上面跃动着橙色的电路图纹理，瞬间就吸引了我。当翻开第一页，我被那清晰且具有逻辑性的排版深深吸引。作者在开头就用一种非常亲切的语气，仿佛在与一位志同道合的朋友交流，没有丝毫冗余的学术术语堆砌，而是娓娓道来电力半导体器件的起源与发展。我特别喜欢他在介绍MOSFET的章节，不仅仅停留在理论公式的推导，而是花了大量篇幅去描绘其工作原理的物理图像，从电场效应对载流子行为的调控，到沟道形成过程的精妙之处，每一个环节都配以高质量的示意图，而且这些图不仅仅是静态的，更像是动态的，引导读者一步步深入理解。我尤其对其中关于栅极电荷的讨论印象深刻，作者通过一个非常形象的比喻，将复杂的栅极电荷概念解释得淋漓尽致，让我这个初学者也能迅速掌握其核心要义。而且，每当引入一个新的概念，作者都会立刻引用相关的实际应用案例，比如在讲解IGBT的击穿机制时，他并没有仅仅停留在理论层面，而是联系到了实际生产中IGBT在高温高压环境下可能出现的失效模式，以及如何通过优化设计来提高器件的可靠性。这种理论与实践的紧密结合，让我觉得这本书不仅仅是一本教科书，更是一本能够指导我实际工作的宝典。作者在内容组织上也做得非常出色，他遵循了由浅入深、循序渐进的学习路径，从最基础的PN结理论开始，逐步过渡到各种功率器件的结构、工作原理、特性以及应用。我尤其欣赏他在介绍二极管的章节，并没有简单地罗列各种类型的二极管，而是深入探讨了不同结型、不同掺杂浓度以及不同封装方式对二极管性能的影响，并且详细解释了这些差异在实际电路设计中扮演的角色。例如，在讨论肖特基二极管时，作者不仅介绍了其低正向压降和快速开关速度的优势，还详细阐述了其易击穿的缺点，以及在选择时需要考虑的散热和耐压问题。

评分☆☆☆☆☆

这本书的结构安排非常精巧，它以一种非常系统的方式，将电力半导体器件的知识体系呈现在读者面前。在分析功率MOSFET时，作者不仅仅关注其导通和关断过程，还深入探讨了其在不同工作模式下的行为，例如在连续导通模式（CCM）和断续导通模式（DCM）下的区别，以及如何选择合适的MOSFET来满足不同的应用需求。我特别欣赏他对MOSFET驱动电路设计的详细讲解，不仅仅列出了几种常用的驱动电路拓扑，还对每种拓扑的优缺点进行了深入的分析，并提供了实际电路设计中需要注意的细节。在讲解IGBT时，作者不仅仅介绍了其基本结构和工作原理，还深入探讨了其在不同变流器拓扑中的应用，例如半桥、全桥以及三相桥式电路，并分析了在这些拓扑中IGBT的损耗计算和热设计。他对于IGBT在逆变器中的谐波抑制和电磁兼容性（EMC）设计也给出了非常有价值的指导。我印象深刻的是，作者在分析IGBT饱和压降时，不仅仅给出了理论公式，还讨论了温度、集电极电流密度以及栅极电压等因素对饱和压降的影响，并给出了在设计中如何减小饱和压降的建议。

评分☆☆☆☆☆

当我翻开这本书，首先被吸引的是其精美的插图和清晰的图表，它们以一种引人入胜的方式，将复杂的半导体器件工作原理可视化。在深入探讨功率二极管时，作者不仅仅介绍了PN结二极管的单向导电性，还详细分析了不同掺杂浓度、不同结区宽度以及不同电极材料对二极管的正向压降、反向漏电流以及结电容的影响。我尤其喜欢他关于肖特基二极管的章节，作者不仅解释了其低正向压降的优势，还详细分析了其在高温下的漏电流特性以及如何通过材料选择来改善其性能。在讲解IGBT时，作者不仅仅分析了其P-N-P-N串联结构，还深入探讨了其在不同工作状态下的载流子行为，例如在注入状态下的载流子复合过程以及在关断状态下的电荷消逝过程。他对于IGBT的短路保护机制以及如何选择合适的栅极驱动器来确保其安全工作，给出了非常详细的指导。我印象深刻的是，作者在分析IGBT的漏极（集电极）-源极（发射极）击穿特性时，不仅仅给出了击穿电压的定义，还讨论了不同器件结构和衬底材料对击穿电压的影响，以及如何通过工艺优化来提高器件的耐压能力。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的感觉不仅仅是知识的传授，更是一种思维方式的启迪。在解析功率MOSFET时，作者不仅仅注重其理想模型，还深入分析了各种非理想因素，例如栅极电阻、源极电感以及寄生电容对器件开关性能的影响，并给出了具体的计算公式和优化建议。我特别欣赏他对MOSFET的栅极电荷特性的详细讲解，作者通过引入“总栅荷”、“驱动荷”和“输出荷”等概念，帮助我更清晰地理解了栅极驱动电路的设计挑战，并提供了一些高效的驱动电路设计方案。在讲解IGBT时，作者不仅仅分析了其与MOSFET和BJT的异同，还深入探讨了IGBT的可靠性问题，例如热失控、二阶击穿以及门极氧化层击穿等，并给出了相应的防护措施和设计建议。他对于IGBT在不同应用场景下的寿命预测和可靠性评估，也提供了非常深刻的见解。我印象深刻的是，作者在分析IGBT的导通损耗时，不仅仅给出了饱和压降的计算方法，还详细讨论了温度、集电极电流以及栅极电压等因素对饱和压降的影响，并给出了在设计中如何减小导通损耗的策略。

评分☆☆☆☆☆

只读了第一和第六章。。基本是physical level的讲解与分析。写书的人实在是太太太太太牛了。。。

评分☆☆☆☆☆

只读了第一和第六章。。基本是physical level的讲解与分析。写书的人实在是太太太太太牛了。。。

评分☆☆☆☆☆

只读了第一和第六章。。基本是physical level的讲解与分析。写书的人实在是太太太太太牛了。。。

评分☆☆☆☆☆

只读了第一和第六章。。基本是physical level的讲解与分析。写书的人实在是太太太太太牛了。。。

评分☆☆☆☆☆

只读了第一和第六章。。基本是physical level的讲解与分析。写书的人实在是太太太太太牛了。。。