Wide-Bandgap Semiconductors for High Power, High Frequency and High Temperature pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Materials Research Society

作者:Spencer, M. 编

出品人:

页数:565

译者:

出版时间:1998-09

价格:USD 81.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9781558994188

丛书系列:

图书标签:

• Wide-Bandgap Semiconductors
• Power Electronics
• High Frequency Devices
• High Temperature Electronics
• GaN
• SiC
• Materials Science
• Semiconductor Devices
• Power Systems
• Thermal Management

现代电力电子与通信技术革新之路 随着全球对能源效率、通信速度和设备小型化的需求日益增长，传统半导体材料正面临严峻的性能瓶颈。在这一背景下，一类新型半导体材料——宽禁带半导体（Wide-Bandgap Semiconductors）——正以前所未有的速度崛起，并逐渐成为推动电力电子、射频通信、电动汽车、新能源发电等众多前沿技术发展的关键驱动力。 本书深入探讨的正是这一革命性材料领域，聚焦于其在实现“高功率”、“高频率”和“高温”等极端应用场景下的卓越性能。这些特性不仅是当前技术升级的迫切需求，更是未来科技突破的基石。 何为宽禁带半导体？ 与广泛应用的硅（Si）基半导体相比，宽禁带半导体拥有更大的禁带宽度。这意味着它们能够承受更高的击穿电压，并且在高温环境下仍能保持良好的导电性能，同时其电子迁移率也通常更高，能够支持更高的开关频率。这些关键优势使得宽禁带半导体能够制造出比传统硅器件更小、更轻、效率更高、散热要求更低，并且能够在更恶劣环境（如高温、高压、高辐射）下稳定工作的电子器件。 核心优势与应用场景解析： 高功率（High Power）： 宽禁带半导体器件，如碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）功率晶体管，能够在极高的电压和电流下工作，显著减少能量损耗。这对于电动汽车的电驱动系统、高压输电、风力发电和太阳能逆变器等应用至关重要。它们能够实现更高效的能量转换，延长电动汽车续航里程，降低电网损耗，并使新能源发电系统更加可靠和经济。 高频率（High Frequency）： 宽禁带半导体材料能够支持极高的开关频率，这意味着功率转换器可以做得更小、更轻。在通信领域，GaN器件是5G基站、雷达系统以及卫星通信等高频应用的理想选择。它们能够实现更快的信号传输速度，更窄的设备尺寸，以及更低的功耗，为下一代通信技术奠定坚实基础。 高温（High Temperature）： 许多宽禁带半导体材料（尤其是SiC）能够在远超硅器件工作温度的条件下可靠运行。这极大地扩展了半导体器件的应用边界，使得在发动机舱、深井钻探、航空航天等高温环境下的电子设备成为可能，无需笨重的散热系统，从而实现更集成化、更轻量化的设计。 材料的深度剖析： 本书将深入剖析当前主流宽禁带半导体材料的特性，重点介绍： 碳化硅（Silicon Carbide, SiC）： 作为宽禁带半导体领域的先行者，SiC因其优异的耐高压、耐高温和高导热性能，在功率电子领域占据主导地位。我们将详细介绍SiC的不同晶型（如4H-SiC, 6H-SiC）及其在功率二极管、功率MOSFET等器件中的应用，并探讨其在SiC衬底生长、器件制造工艺等方面的最新进展。 氮化镓（Gallium Nitride, GaN）： GaN以其极高的电子迁移率和击穿电场强度而闻名，尤其适合高频和高功率应用。本书将聚焦于GaN在高电子迁移率晶体管（HEMT）等器件结构上的发展，以及其在射频功率放大器、微波通信、快速充电器等领域带来的颠覆性变革。 其他新兴宽禁带材料： 除了SiC和GaN，本书还将展望其他具有潜力的宽禁带材料，如金刚石（Diamond）、氧化镓（Ga2O3）、氮化铝（AlN）等，探讨它们独特的性能优势以及在特定高端应用中的发展前景。 器件的创新与挑战： 宽禁带半导体的独特性能离不开先进的器件设计和制造工艺。本书将详细阐述： 功率器件： 从肖特基二极管（Schottky Diodes）、功率MOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistors）到绝缘栅双极型晶体管（IGBTs），我们将深入分析各种SiC和GaN功率器件的结构、工作原理、性能特点以及可靠性保障。 射频器件： 针对高频应用，我们将重点介绍GaN基HEMT器件，探讨其在噪声系数、功率附加效率、线性度等关键指标上的优势，以及在雷达、电子战、通信基站等领域的应用。 可靠性与封装： 随着工作条件趋于极端，器件的可靠性成为关键。本书将讨论宽禁带半导体器件在高温、高压、高频等条件下的失效机制，并探讨先进封装技术在提升器件性能和延长寿命方面的作用。 产业的未来图景： 宽禁带半导体的蓬勃发展正在重塑多个重要产业。本书将勾勒出： 电动汽车（EVs）： 宽禁带半导体在降低EV充电损耗、提高电机效率、减小电源模块尺寸方面发挥着不可替代的作用，是推动EV普及的关键技术。 可再生能源： 太阳能、风能等可再生能源发电系统的效率和可靠性，很大程度上依赖于SiC和GaN等宽禁带功率器件的性能提升。 5G通信与数据中心： 更快的通信速度和更高的计算密度要求更高效、更紧凑的电源解决方案，GaN器件在此扮演着重要角色。 工业与航空航天： 在严苛的工业环境和复杂的航空航天应用中，宽禁带半导体提供的耐高温、高压和高可靠性特性，为技术创新提供了可能。 本书旨在为研究人员、工程师、学生以及所有对下一代半导体技术感兴趣的读者，提供一个全面、深入且前瞻性的视角，共同探索宽禁带半导体材料如何驱动能源、通信和电子技术的未来变革。

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