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目录1

第一章 绪论1

1.1 大功率晶体管和电子设备小型化1

1.2 日益开拓的大功率晶体管应用领域2

1.3 从小功率晶体管到大功率晶体管体现了量变到质4

变的规律4

1.4 大功率晶体管的工作特点和性能要求6

第二章 大功率晶体管的热阻和极限工作温度9

2.1 大功率晶体管的极限工作温度、最高结温度和9

最高储存温度9

2.2 影响晶体管Tc和Tfm的一些因素12

2.3 大功率晶体管的散热机构14

2.4 大功率晶体管的热阻分析18

2.5 大功率晶体管热阻的计算20

2.6 降低大功率晶体管热阻的途径27

第三章 大功率晶体管的饱和电阻和饱和压降34

3.1 晶体管的饱和工作状态和饱和电阻34

3.2 饱和电阻和饱和压降35

3.3 减小饱和电阻和降低饱和压降的意义37

3.4 饱和压降各分量的分析40

3.5 饱和压降的计算44

3.6 集电极电导调制效应对饱和压降的影响49

3.7 电流集中效应对饱和压降的影响51

3.8 基极电阻（rbb）对饱和压降的影响53

第四章 增大大功率晶体管的工作电流56

4.1 增大工作电流的必要性56

4.2 限制大功率晶体管工作电流的一些因素57

4.3 工作在小电流和中等电流值时晶体管的放大性能60

4.4 大电流下发生的基区电导调制效应63

4.5 大电流下基区增宽效应66

4.6 大电流下产生的加速场效应68

4.7 提高电流容量的首要前提——增大结（电极）面积70

4.8 发射极电流集中现象和基极电阻自偏压效应71

4.9 提高发射极周界长度对结面积的比值76

4.10 简短的评述和结论78

第五章 提高大功率晶体管的工作电压82

5.1 提高晶体管耐压的重要性83

5.2 晶体管的极限工作电压、结击穿电压和最高工作84

电压的涵义84

5.3 大功率晶体管的电击穿86

5.4 突变结和缓变结的雪崩击穿电压的计算89

5.5 表面效应对晶体管击穿电压的影响94

5.6 集电极-发射极击穿电压BVCEO的计算96

5.7 综合的论述99

6.1 原理概述103

第六章 大功率合金管的设计103

6.2 大功率合金管电极结构的演进106

6.3 发射极电极宽度和周界长度的计算110

6.4 大功率合金管电流放大系数的分析114

6.5 电极和晶片面积的确定117

6.6 大功率合金管截止频率的计算123

6.7 合金管击穿电压与穿通电压的统一考虑，晶片电阻率125

的选取125

6.8 合金管基极电阻的计算和设计考虑128

6.9 大功率合金管设计实例131

7.1 两种类型的合金相图140

第七章 大功率合金管的制作140

7.2 杂质溶解度与分凝系数143

7.3 大功率合金管电极材料的选择146

7.4 关于制造平坦、均匀大面积合金p-n结的一些问题151

7.5 合金温度的确定157

7.6 基区宽度和合金深度的控制和计算160

7.7 简短的评述167

第八章 p-n-p型、n-P-n型大功率合金管和高压大功率169

合金管的制造169

8.1 锗P-n-p型大功率合金管169

8.2 锗n-P-n型大功率合金管173

8.3 硅p-n-P型大功率合金管175

8.4 硅n-P-n型大功率合金管176

8.5 制作高压大功率合金管的困难179

8.6 高压大功率合金管的结构改进182

8.7 大功率合金管的综合评述184

第九章 大功率合金扩散管的设计与制作187

9.1 原理和结构概述187

9.2 电极材料的选择190

9.3 电极中各种材料分量的确定、发射区和基区杂质193

浓度的计算193

9.4 基区宽度的计算和控制198

9.5 截止频率的计算201

9.6 发射极周长和发射极电流密度的计算204

9.7 击穿电压的计算206

9.8 硅大功率合金扩散管的制作209

9.9 大功率合金扩散管评述213

第十章 大功率平面管的设计217

10.1 大功率平面管结构概述218

10.2 大功率平面管主要设计指标的分析221

10.3 发射结、集电结结深和基区宽度的设计考虑和选取227

10.4 基区和发射区表面浓度的选择和计算231

10.5 集电极击穿电压的计算249

10.6 集电区（外延层）电阻率和厚度的选定251

10.7 集电结电容的计算261

10.8 发射极和集电极面积的计算262

10.9 基极电阻的计算和发射极总周长的确定264

10.10 发射结电容的计算269

10.11 发射极击穿电压的计算272

10.12 电极条长度的计算273

10.13 截止频率和功率增益的计算276

10.14 大功率平面管设计实例281

10.15 简短的评述292

第十一章 大功率平面管的制作294

11.1 杂质在晶体中的扩散294

11.2 扩散系数的计算299

11.3 扩散结深的计算305

11.4 常用的一些扩散杂质源308

11.5 提高扩散质量的途径313

11.6 单晶材料质量、外延材料质量和重金属杂质对器件质量和成品率的影响317

11.7 制作环境对制管成品率的影响329

11.8 有关p-n-p型大功率平面管制作中的一些问题339

11.9 简短的评述——制作大功率平面管的困难342

第十二章 大电流功率晶体管345

12.1 合金管和平面管在增大电流方面存在的局限性345

12.2 一重扩散大电流功率管349

12.3 一重扩散晶体管结构和工艺的改进354

12.4 制作一重扩散（双面扩散）大电流功率管的主要困难357

12.5 三重扩散大电流功率晶体管359

12.6 大电流功率管的综合评述363

第十三章 高压功率晶体管366

13.1 提高晶体管耐压的途径366

13.2 制作高压平面管的主要困难368

13.3 高压和超高压大功率平面管374

13.4 高压和超高压平面-台面管378

13.5 反外延结构高压功率晶体管383

13.6 高压功率管的简短评述386

14.1 高频功率晶体管的性能特点和设计改变389

第十四章 高频（微波）功率晶体管的设计考虑389

14.2 高频功率晶体管的主要设计指标396

14.3 温度对高频功率晶体管特性和可靠性的影响401

14.4 寄生参量对高频功率晶体管性能的影响405

14.5 高频功率晶体管频率特性分析407

14.6 高频功率晶体管最基本的结构要求409

14.7 高频功率晶体管的三种基本结构形式412

14.8 多子器件结构高频功率晶体管421

第十五章 高频功率晶体管制作中的一些特殊性问题427

15.1 离子掺杂技术427

15.2 发射极陷落效应（EDE）及其克服方法432

15.3 砷扩散技术435

15.4 高频功率晶体管的金属化电极结构438

第十六章 大功率晶体管的管壳结构和封装445

16.1 大功率晶体管的管壳要求445

16.2 中、低频大功率晶体管的管壳结构446

16.3 大电流晶体管的管壳结构450

16.4 管壳的封接453

16.5 高频功率晶体管管壳的特殊要求455

16.6 高频功率晶体管的管壳结构形式457

第十七章 大功率晶体管的热稳定性466

17.1 晶体管的热稳定性466

17.2 晶体管的前向压降VBES与温度的关系468

17.3 晶体管放大系数随温度的变化470

17.4 集电极反向电流随温度的变化472

17.5 温度对集电极电流的影响478

17.6 提高大功率晶体管热稳定性的途径483

17.7 简短的评述485

第十八章 大功率晶体管的机械应力和结构牢固性488

18.1 危险的机械应力488

18.2 大功率晶体管内机械应力的分析490

18.3 减小应力和提高大功率晶体管机械性能的一些方法492

18.4 减小应力的有效方法——引入补偿垫片496

18.5 补偿垫片的制作工艺499

18.6 简短的评述500

19.1 半导体器件可靠性和稳定性的涵义503

第十九章 提高大功率晶体管的可靠性和稳定性503

19.2 大功率晶体管稳定性和可靠性的重要意义504

19.3 大功率晶体管的安全工作区505

19.4 二次击穿现象508

19.5 二次击穿发生机理513

19.6 二次击穿的检测514

19.7 提高大功率晶体管耐二次击穿能力的一些措施516

19.8 高频功率管金属化电极的可靠性520

第二十章 大功率晶体管的明天525

20.1 晶体管的电压-频率关系526

20.2 大电流和大功率晶体管的发展前景528

20.3 微波功率晶体管展望532

附录536

一 常用物理常数536

二 锗和硅的重要性质537

三 锗和硅的杂质浓度与材料电阻率的关系538

四 半导体工业中常用合金系统的低共融点和组元含量538

五 一些金属（或合金）和元素的理化性质540

六 常用数学常数和十进制单位符号541

七 常用单位的换算542

八 误差函数与余误差函数表［290］544

参考文献548