《电力电子器件原理与设计》求取 ⇩

目录1

第一章 电力电子器件的发展概况1

1.1双极功率晶体管2

1.2晶闸管与可关断晶闸管（GTO）2

1.3MOS控制晶闸管（MCT）3

1.4功率MOSFET4

1.5绝缘栅双极晶体管（IGBT）5

1.6静电感应晶体管（SIT）与静电感应晶闸管（SITH）7

1.7功率集成电路（PIC）8

1.7.1高压集成电路（HVIC）8

1.7.2智能功率集成电路（SPIC）8

参考文献11

2.1.1简单级连达林顿晶体管12

2.1达林顿晶体管12

第二章 巨型晶体管（GTR）12

2.1.2实用功率达林顿晶体管13

2.1.3功率达林顿晶体管中的电阻14

2.1.4R1阻值与Ib、Icm的关系15

2.1.5R1、R2电阻阻值对器件开关特性的影响16

2.2功率达林顿器件的版图设计方法17

2.3功率达林顿器件的纵向结构与参数设计19

2.3.1高阻层厚度及电阻率的确定19

2.3.2结深的控制原则20

2.3.3基区表面浓度与次表面浓度对器件性能的影响20

2.4功率达林顿晶体管的特性曲线21

2.5GTR模块及其特点22

2.6.1发射区图形的设计24

2.6GTR的芯片设计24

2.6.2GTR芯片内部各管面积的分配及布局25

2.6.3GTR芯片内部电阻R1～R3的设计26

2.6.4芯片设计中电阻对GTR性能影响的定量分析27

2.7GTR的结构设计27

2.7.1GTR的内部结构28

2.7.2GTR的外部结构29

2.7.3GTR的电路结构30

2.7.4GTR模块的热阻32

2.8GTR模块的并联使用33

2.8.1均流33

2.8.2并联使用GTR34

习题与思考题36

参考文献37

第三章 晶闸管与GTO38

3.1晶闸管的结构及工作原理 .38

3.2晶闸管的主要参数及性能40

3.2.1晶闸管的主要参数及意义40

3.2.2晶闸管的di/dt、dv/dt耐量41

3.2.3晶闸管的功率损耗42

3.3晶闸管的派生器件42

3.3.1几种主要派生器件简介42

3.3.2双向晶闸管43

3.3.3光控晶闸管44

3.4GTO的结构及最新技术概况46

3.5.1GTO的导通特性48

3.5GTO的电特性与基本工作原理48

3.5.2GTO的关断特性49

3.5.3GTO的主要参数50

3.6门极关断能力及再导通机理的分析51

3.6.1影响ITM的主要因素52

3.6.2GTO再导通机理的分析54

3.7大容量GTO的设计与制造56

3.7.1耐压设计56

3.7.2a1与a2的设计57

3.7.3电流集中现象与阴极图形58

3.8GTO的改进59

3.8.1高频双栅GTO59

3.8.2高频逆导GTO60

习题与思考题62

参考文献63

第四章 MOS控制晶闸管（MCT）64

4.1MCT的结构及工作原理64

4.2MCT关断能力的分析66

4.2.1三种自关断器件的比较66

4.2.2MCT的关断机理67

4.2.3MCT的关断条件67

4.3MCT的设计方法69

4.3.1主要电学参数的设计69

4.3.2元胞和器件的结构设计70

4.3.3工艺设计71

4.4.1双横向MOS控制晶闸管（BMCT）72

4.4MCT器件的改进与发展72

4.4.2耗尽型MOS控制晶闸管（DMT）75

4.4.3发射极开关晶闸管（EST）77

4.4.4基区电阻可控晶闸管（BRT）79

习题与思考题80

参考文献81

第五章 功率MOSFET82

5.1功率MOSFET的种类82

5.1.1高压LDMOSFET82

5.1.2VVMOSFET84

5.2高压VDMOS器件的结构及工作原理88

5.2.1器件结构及原理88

5.2.2VDMOS器件的特点89

5.3.1导通电阻Ron91

5.3高压VDMOS器件的主要电学参数91

5.3.2漏源电流IDS93

5.3.3漏源击穿电压BVDS94

5.3.4阈值电压Vth95

5.4高压VDMOS器件的设计方法95

5.4.1高压VDMOSFET的版图设计95

5.4.2功率VDMOSFET的纵向结构及工艺设计99

5.5功率VDMOSFET的设计考虑103

5.5.1寄生电容的设计考虑103

5.5.2大面积化的设计考虑104

5.5.3功率VDMOSFET的安全工作区105

习题与思考题107

参考文献108

6.1IGBT器件的结构及工作原理109

第六章 绝缘栅双极晶体管（IGBT）109

6.2IGBT器件的特性112

6.2.1IGBT器件的开关特性112

6.2.2IGBT器件的功率损耗特性113

6.3IGBT器件的闭锁效应115

6.3.1产生闭锁的条件115

6.3.2闭锁特性的理论分析116

6.4提高抗闭锁能力的具体措施120

6.4.1减小短路电阻RS1121

6.4.2背面定域P+扩散法与阳极短路法121

6.4.3加一薄的N+缓冲层121

6.5几个关键参数之间的折衷方案123

6.5.1开关速度和正向压降的最佳化123

6.4.5选择合理的栅源结构123

6.4.4控制少数载流子寿命123

6.5.2正向压降分别与阻断电压和闭锁电流的折衷关系125

6.5.3阻断电压和开关速度的折衷关系125

6.6IGBT器件的版图形式及优化设计126

6.6.1元胞的种类126

6.6.2元胞图形的优化设计127

6.7IGBT器件的纵向结构及相关工艺129

6.7.1IGBT器件的纵向结构及终端形式129

6.7.2IGBT器件的相关技术及工艺130

6.8IGBT的派生器件133

6.8.1VDMOS-LIGBT134

6.8.2CMDMOS器件135

6.8.3IGBT器件的开发技术138

习题与思考题140

参考文献142

第七章 静电感应晶体管（SIT）144

7.1SIT的结构及工作原理144

7.1.1SIT的结构144

7.1.2SIT的I-V特性和电流传输机理144

7.2SIT特性的理论分析147

7.2.1SIT直流特性分析147

7.2.2二维电势函数148

7.2.3电流分析149

7.3.1结构参数的影响151

7.3影响SIT器件I-V特性的主要参数151

7.3.2沟道串联电阻及温度的影响153

7.4SIT的制造技术及工艺154

7.4.1表面栅结构SIT的制造154

7.4.2埋栅结构SIT的制造155

7.5双极静电感应晶体管（BSIT）的基本结构157

7.6BSIT主要电参数分析159

7.6.1阻断电压VDS159

7.6.2电流增益hFS160

7.6.3动态饱和压降161

7.6.4导通电阻162

习题与思考题163

参考文献164

8.1SITH器件的基本结构165

8.1.1埋栅型SITH165

第八章 静电感应晶闸管（SITH）165

8.1.2平面型SITH与垂直沟道型SITH166

8.1.3带N缓冲层的SITH167

8.1.4阳极短路型SITH167

8.1.5DTT型SITH168

8.2SITH的基本特性和作用机制169

8.2.1SITH的正向导通特性169

8.2.2SITH的正向阻断特性169

8.2.3SITH的反向阻断特性170

8.3SITH的动态特性170

8.3.1反向恢复特性与关断时间171

8.3.2di/dt容量172

8.3.3dv/dt容量173

8.4SITH的高温特性175

8.4.1高温反向阻断容量175

8.4.2高温正向阻断特性175

8.5SITH的设计与制造176

8.5.1设计与制造中需要考虑的几个问题176

8.5.2SITH制造的工艺过程177

习题与思考题179

参考文献180

第九章 功率集成电路（PIC）181

9.1SPIC的相关技术182

9.1.1隔离技术182

9.1.2SDB技术187

9.1.3结的终端技术189

9.2.1高压IC的组成192

9.2高压IC-HVIC的设计192

9.2.2高压IC的设计举例195

9.2.3高压IC工艺198

9.2.4高压功率IC的设计考虑200

9.3Smart功率IC的设计201

9.3.1SPIC的基本组成201

9.3.2SPIC的保护电路202

9.3.3SPIC的参数设计205

9.3.4SPIC的设计举例206

习题与思考题212

参考文献213

10.1器件模拟的基础知识214

10.1.1有限元方法214

第十章 电力电子器件的计算机模拟214

10.1.2有限差分法218

10.2电力电子器件数值分析程序简介220

10.2.1二维半导体器件模拟器PISCES-Ⅱ220

10.2.2高压与功率器件数值分析程序GEDS227

10.2.3半导体器件模拟程序SEDAN234

10.3电力电子器件的二维模拟实例236

10.3.1IGBT器件的PISCES模拟过程分析236

10.3.2GTR的二维数值模拟248

10.4通用电路模拟程序在电力电子器件仿真中的应用251

10.4.1SPICE及PSPICE中电力电子器件的仿真模型252

10.4.2模型参数的提取257

10.4.3几种电力电子器件的SPICE和PSPICE仿真实例260

习题与思考题264

参考文献265