功率半导体器件 原理 特性和可靠性（原书第2版） 下载 pdf 百度网盘 epub 免费 2025 电子书 mobi 在线

本书介绍了功率半导体器件的原理、结构、特性和可靠性技术，器件部分涵盖了当前电力电子技术中使用的各种类型功率半导体器件，包括二极管、晶闸管、MOSFET、IGBT和功率集成器件等。此外，还包含了制造工艺、测试技术和损坏机理分析。就其内容的全面性和结构的完整性来说，在同类专业书籍中是不多见的。

本书内容新颖，紧跟时代发展，除了介绍经典的功率二极管、晶闸管外，还重点介绍了MOSFET、IGBT等现代功率器件，颇为难得的是收入了近年来有关功率半导体器件的*新成果，如SiC，GaN器件，以及场控宽禁带器件等。本书是一本精心编著、并根据作者多年教学经验和工程实践不断补充更新的好书，相信它的翻译出版必将有助于我国电力电子事业的发展。

本书的读者对象包括在校学生、功率器件设计制造和电力电子应用领域的工程技术人员及其他相关专业人员。本书适合高等院校有关专业用作教材或专业参考书，亦可被电力电子学界和广大的功率器件和装置生产企业的工程技术人员作为参考书之用。

目录

译者的话

原书第2版序言

原书第1版序言

常用符号

第1章功率半导体器件——高效电能变换装置中的关键器件1

11装置、电力变流器和功率半导体器件1

111电力变流器的基本原理2

112电力变流器的类型和功率器件的选择3

12使用和选择功率半导体6

13功率半导体的应用8

14用于碳减排的电力电子设备11

参考文献14

第2章半导体的性质17

21引言17

22晶体结构19

23禁带和本征浓度21

24能带结构和载流子的粒子性质24

25掺杂的半导体28

26电流的输运36

261载流子的迁移率和场电流36

262强电场下的漂移速度42

263载流子的扩散，电流输运方程式和爱因斯坦关系式43

27复合产生和非平衡载流子的寿命45

271本征复合机理47

272包含金、铂和辐射缺陷的复合中心上的复合48

28碰撞电离64

29半导体器件的基本公式70

210简单的结论73

2101少数载流子浓度的时间和空间衰减73

2102电荷密度的时间和空间衰减74

参考文献75

第3章pn结80

31热平衡状态下的pn结80

311突变结82

312缓变结87

32pn结的IV特性90

33pn结的阻断特性和击穿97

331阻断电流97

332雪崩倍增和击穿电压100

333宽禁带半导体的阻断能力108

34发射区的注入效率109

35pn结的电容115

参考文献117

功率半导体器件——原理、特性和可靠性（原书第2版）目录第4章功率器件工艺的介绍119

41晶体生长119

42通过中子嬗变来调节晶片的掺杂120

43外延生长122

44扩散124

441扩散理论，杂质分布124

442掺杂物的扩散系数和溶解度130

443高浓度效应，扩散机制132

45离子注入134

46氧化和掩蔽138

47边缘终端140

471斜面终端结构140

472平面结终端结构142

473双向阻断器件的结终端143

48钝化144

49复合中心145

491用金和铂作为复合中心145

492辐射引入的复合中心147

493Pt和Pd的辐射增强扩散149

410辐射引入杂质150

411GaN器件工艺的若干问题151

参考文献155

第5章pin二极管160

51pin二极管的结构160

52pin二极管的IV特性161

53pin二极管的设计和阻断电压162

54正向导通特性167

541载流子的分布167

542结电压169

543中间区域两端之间的电压降170

544在霍尔近似中的电压降171

545发射极复合、有效载流子寿命和正向特性173

546正向特性和温度的关系179

55储存电荷和正向电压之间的关系180

56功率二极管的开通特性181

57功率二极管的反向恢复183

571定义183

572与反向恢复有关的功率损耗189

573反向恢复：二极管中电荷的动态192

574具有 佳反向恢复特性的快速二极管199

575MOS控制二极管208

58展望213

参考文献214

第6章肖特基二极管216

61金属半导体结的能带图216

62肖特基结的IV特性217

63肖特基二极管的结构219

64单极型器件的欧姆电压降220

641额定电压为200V和100V的硅肖特基二极管与pin二极管的比较222

65SiC肖特基二极管223

651SiC单极二极管特性223

652组合pin肖特基二极管226

653SiC肖特基和MPS二极管的开关特性和耐用性230

参考文献232

第7章双极型晶体管234

71双极型晶体管的工作原理234

72功率双极型晶体管的结构235

73功率晶体管的IV特性236

74双极型晶体管的阻断特性237

75双极型晶体管的电流增益239

76基区展宽、电场再分布和二次击穿243

77硅双极型晶体管的局限性245

78SiC双极型晶体管245

参考文献246

第8章晶闸管248

81结构与功能模型248

82晶闸管的IV特性251

83晶闸管的阻断特性252

84发射极短路点的作用253

85晶闸管的触发方式254

86触发前沿扩展255

87随动触发与放大门极256

88晶闸管关断和恢复时间258

89双向晶闸管260

810门极关断晶闸管261

811门极换流晶闸管265

参考文献268

第9章MOS晶体管及场控宽禁带器件270

91MOSFET的基本工作原理270

92功率MOSFET的结构271

93MOS晶体管的IV特性272

94MOSFET沟道的特性273

95欧姆区域276

96现代MOSFET的补偿结构277

97MOSFET特性的温度依赖性281

98MOSFET的开关特性282

99MOSFET的开关损耗286

910MOSFET的安全工作区287

911MOSFET的反并联二极管288

912SiC场效应器件292

9121SiC JFET292

9122SiC MOSFET294

9123SiC MOSFET体二极管296

913GaN横向功率晶体管297

914GaN纵向功率晶体管302

915展望303

参考文献303

第10章IGBT307

101功能模式307

102IGBT的IV特性309

103IGBT的开关特性310

104基本类型：PTIGBT和NPTIGBT312

105IGBT中的等离子体分布315

106提高载流子浓度的现代IGBT317

1061高n发射极注入比的等离子增强317

1062无闩锁元胞几何图形320

1063“空穴势垒”效应321

1064集电的缓冲层322

107具有双向阻断能力的IGBT324

108逆导型IGBT325

109IG

作者Josef Lutz博士是德国开姆尼茨工业大学的教授，Heinrich Schlangenotto博士是达姆施塔特工业大学的教授，Rik De Doncker博士是亚琛工业大学的教授。他们长期从事功率半导体器件的研究和教学工作，在业内享有盛誉。Uwe Scheuermann博士在德国Semikron公司从事功率半导体器件的开发研究工作，特别在封装、可靠性和系统集成方面做出了重要贡献。

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编辑推荐

本书是一本非常经典的书，其第1版曾多次重印，深受读者欢迎。

原书作者Lutz也经常来国内交流，在行业的影响力非常大，所以此版也会很有的期待。

前言

译者的话

本书是根据德国JLutz、HSchlangenotto、UScheuermann和RDe Doncker所著的第2版Semiconductor Power Devices：Physics，Characteristics，Reliability(2018年出版)翻译的。

作者JLutz博士是开姆尼茨工业大学的教授，HSchlangenotto博士是达姆施塔特工业大学的教授，RDe Doncker博士是亚琛工业大学的教授。他们长期从事功率半导体器件的研究和教学工作，在业内享有盛誉。UScheuermann博士在德国Semikron公司从事功率半导体器件的开发研究工作，特别在封装、可靠性和系统集成方面做出了重要贡献。

本书系统地阐述了各种功率半导体器件的原理和特性，详细地介绍了它们的设计、工艺、测试、可靠性以及损坏机理。书中介绍的功率半导体器件涵盖了各种二极管、晶闸管，以及现代功率器件MOSFET和IGBT等。此外，还介绍了SiC、GaN器件和场控宽禁带新器件。书中论述特别注重对这些现代功率器件研发新成果的评价。本书对该专业的师生和从事功率半导体器件的研发、生产和应用的工程技术人员很有帮助，是该领域难得一见的好书。