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IGBT器件-物理.設(shè)計與應(yīng)用 版權(quán)信息
- ISBN：9787111590378
- 條形碼：9787111590378 ; 978-7-111-59037-8
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數(shù)：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
IGBT器件-物理.設(shè)計與應(yīng)用 本書特色
《IGBT器件——物理、設(shè)計與應(yīng)用》從IGBT發(fā)明開始，介紹了IGBT的模型和基本工作原理、各種元胞結(jié)構(gòu)、設(shè)計與制造工藝、封裝與驅(qū)動、安全工作區(qū)等，并給出了在多達(dá)十幾個行業(yè)中的具體應(yīng)用，包括應(yīng)用電路和參數(shù)指標(biāo)等。本書內(nèi)容深入淺出，適合電力電子、微電子、功率器件、功率IC設(shè)計與制造領(lǐng)域的研究人員、技術(shù)人員閱讀，也可作為高等院校相關(guān)專業(yè)本科生和研究生的參考書。
IGBT器件-物理.設(shè)計與應(yīng)用 內(nèi)容簡介
IGBT器件已被證明是一種非常重要的功率半導(dǎo)體器件，廣泛應(yīng)用于調(diào)速電機(jī)驅(qū)動器（用于空調(diào)、制冷和鐵路機(jī)車）、以汽油為主要燃料的汽車電子點火系統(tǒng)和節(jié)能緊湊型熒光燈泡。近期的應(yīng)用包括等離子顯示器（平板電視）和電力傳輸系統(tǒng)、替代能源系統(tǒng)和儲能。《IGBT器件——物理、設(shè)計與應(yīng)用》是首本涵蓋IGBT應(yīng)用的著作，它提供了應(yīng)用工程師在消費、工業(yè)、照明、交通、醫(yī)療和可再生能源等領(lǐng)域使用該器件設(shè)計新產(chǎn)品所必需的信息。
本書作者B.Jayant Baliga教授于1980年在通用電氣公司工作期間發(fā)明了IGBT。本書將為新一代的工程應(yīng)用開啟IGBT之門，是廣大電氣工程師和設(shè)計工程師的**讀物，也是半導(dǎo)體專家的重要讀物。
《IGBT器件——物理、設(shè)計與應(yīng)用》主要特色如下：
1）提供了應(yīng)用工程師在消費、工業(yè)、交通、照明、醫(yī)療和可再生能源等領(lǐng)域使用IGBT時所需的必要的設(shè)計信息；
2）介紹了IGBT芯片的設(shè)計方法，包括邊緣終端、單元拓?fù)洹艠O布局和集成電流傳感器；
3）涵蓋了IGBT這樣一種由全世界十幾家公司制造的、銷售額超過50億美元的器件應(yīng)用的首本圖書；由該器件的發(fā)明者編寫。
《IGBT器件——物理、設(shè)計與應(yīng)用》不僅提供了關(guān)于IGBT工作原理和設(shè)計的全面描述，而且提供了它橫跨各個經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的實際應(yīng)用，并量化其社會影響。所有功率半導(dǎo)體和電力電子工程師們應(yīng)該會對這本書感興趣。此外，那些關(guān)注技術(shù)對社會影響的社會科學(xué)家們也會對它感興趣。
IGBT器件-物理.設(shè)計與應(yīng)用 目錄
譯者序
原書序
原書前言
作者簡介
第1章 緒論1
1.1 IGBT應(yīng)用范圍2
1.2 基本的IGBT器件結(jié)構(gòu)2
1.3 IGBT發(fā)展和商業(yè)化歷史3
1.4 功率等級的擴(kuò)展8
1.5 總結(jié)10
參考文獻(xiàn)11
第2章 IGBT的結(jié)構(gòu)和工作模式13
2.1 對稱的D-MOS結(jié)構(gòu)13
2.2 非對稱的D-MOS結(jié)構(gòu)14
2.3 溝槽柵IGBT結(jié)構(gòu)15
2.4 透明集電極IGBT結(jié)構(gòu)16
2.5 新穎的IGBT結(jié)構(gòu)16
2.6 橫向IGBT結(jié)構(gòu)18
2.7 互補(bǔ)的IGBT結(jié)構(gòu)19
2.8 總結(jié)19
參考文獻(xiàn)19
第3章 IGBT結(jié)構(gòu)設(shè)計21
3.1 閾值電壓21
3.2 對稱結(jié)構(gòu)IGBT 22
3.2.1 阻斷電壓23
3.2.2 開態(tài)特性24
3.2.3 積累電荷27
3.2.4 關(guān)斷波形29
3.2.5 關(guān)斷損耗31
3.2.6 能量損耗折中曲線31
3.3 非對稱結(jié)構(gòu)IGBT 33
3.3.1 阻斷電壓33
3.3.2 開態(tài)特性35
3.3.3 積累電荷39
3.3.4 關(guān)斷波形41
3.3.5 關(guān)斷損耗44
3.3.6 能量損耗折中曲線47
3.4 透明集電極IGBT 50
3.4.1 阻斷電壓50
3.4.2 開態(tài)特性51
3.4.3 積累電荷55
3.4.4 關(guān)斷波形55
3.4.5 關(guān)斷損耗58
3.4.6 能量損耗折中曲線59
3.5 SiC IGBT 62
3.5.1 N型非對稱SiC IGBT 62
3.5.2 阻斷電壓63
3.5.3 導(dǎo)通電壓降65
3.5.4 關(guān)斷特性67
3.5.5 關(guān)斷損耗70
3.6 優(yōu)化非對稱結(jié)構(gòu)SiC IGBT結(jié)構(gòu)70
3.6.1 優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計70
3.6.2 導(dǎo)通電壓降71
3.6.3 關(guān)斷特性72
3.6.4 能量損耗折中曲線73
3.6.5 *大工作頻率75
3.7 總結(jié)76
參考文獻(xiàn)76
第4章 安全工作區(qū)設(shè)計79
4.1 寄生晶閘管79
4.2 抑制寄生晶閘管80
4.2.1 深P 擴(kuò)散80
4.2.2 減小柵氧化層厚度81
4.2.3 空穴電流分流結(jié)構(gòu)84
4.2.4 器件元胞拓?fù)?5
4.2.5 抑制閂鎖器件結(jié)構(gòu)88
4.3 安全工作區(qū)89
4.3.1 正偏SOA 90
4.3.2 反偏SOA 92
4.3.3 短路SOA 93
4.4 新型硅器件結(jié)構(gòu)94
4.5 碳化硅器件95
4.6 總結(jié)95
參考文獻(xiàn)96
第5章 芯片設(shè)計保護(hù)和制造97
5.1 有源區(qū)97
5.2 柵極壓焊塊設(shè)計99
5.3 邊界終端設(shè)計101
5.4 集成傳感器103
5.4.1 過電流保護(hù)103
5.4.2 過電壓保護(hù)106
5.4.3 過溫保護(hù)107
5.5 平面柵器件制造工藝108
5.6 溝槽柵器件制造工藝110
5.7 壽命控制113
5.8 總結(jié)114
參考文獻(xiàn)115
第6章 封裝和模塊設(shè)計117
6.1 分立器件的封裝117
6.2 改進(jìn)的分立器件封裝119
6.3 基本的功率模塊120
6.4 扁平封裝的功率模塊122
6.5 無金屬基板的功率模塊123
6.6 智能功率模塊124
6.6.1 雙列直插型封裝124
6.6.2 智能功率單元126
6.7 可靠性126
6.8 總結(jié)127
參考文獻(xiàn)128
第7章 門驅(qū)動電路設(shè)計129
7.1 基本的門驅(qū)動129
7.2 非對稱的門驅(qū)動130
7.3 兩級門驅(qū)動130
7.4 有源柵電壓控制131
7.5 可變的柵電阻驅(qū)動132
7.6 數(shù)字的門驅(qū)動133
7.7 小結(jié)134
參考文獻(xiàn)135
第8章 IGBT模型136
8.1 基于物理機(jī)制的電路模型136
8.1.1 SABER NPT-IGBT電路模型136
8.1.2 SABER PT-IGBT電路模型139
8.1.3 SABER IGBT電熱模型141
8.1.4 SABER IGBT1模型142
8.2 IGBT模擬行為模型143
8.3 模型參數(shù)提取144
8.4 總結(jié)145
參考文獻(xiàn)145
第9章 IGBT應(yīng)用：運輸146
9.1 汽油驅(qū)動的汽車146
9.1.1 凱特林機(jī)械點火系統(tǒng)146
9.1.2 電子點火系統(tǒng)146
9.1.3 點火IGBT設(shè)計147
9.1.4 雙電壓鉗位的點火IGBT設(shè)計149
9.1.5 智能點火IGBT設(shè)計151
9.1.6 點火IGBT產(chǎn)品151
9.2 電動和混合動力電動汽車152
9.2.1 電動汽車逆變器設(shè)計152
9.2.2 電動汽車IGBT芯片設(shè)計155
9.2.3 電動汽車再生制動156
9.3 電動汽車充電站157
9.3.1 電動汽車充電要求157
9.3.2 電動汽車充電電路157
9.4 電動公共汽車159
9.4.1 電動公共汽車控制電路160
9.4.2 電動公共汽車充電161
9.5 有軌電車和無軌電車162
9.6 地鐵和機(jī)場火車164
9.7 電力機(jī)車166
9.7.1 直流電源總線166
9.7.2 交流電源總線167
9.7.3 多系統(tǒng)電力機(jī)車168
9.8 柴油電力機(jī)車168
9.9 高速電氣火車169
9.9.1 電動機(jī)驅(qū)動拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)169
9.9.2 IGBT模塊設(shè)計171
9.10 船舶推進(jìn)裝置172
9.10.1 滾裝貨輪174
9.10.2 游輪174
9.10.3 液化天然氣運輸船175
9.10.4 船舶電路斷路器175
9.11 全電飛機(jī)177
9.11.1 DC-DC轉(zhuǎn)換器178
9.11.2 DC-AC逆變器178
9.11.3 機(jī)電飛機(jī)舵機(jī)執(zhí)行器179
9.11.4 無刷直流電動機(jī)驅(qū)動179
9.11.5 IGBT模塊179
9.11.6 IGBT的宇宙射線失效180
9.12 總結(jié)180
參考文獻(xiàn)180
第10章 IGBT應(yīng)用：工業(yè)185
10.1 工業(yè)電動機(jī)驅(qū)動185
10.2 用于電動機(jī)控制的可調(diào)速驅(qū)動186
10.3 脈寬調(diào)制的可調(diào)速驅(qū)動187
10.3.1 脈寬調(diào)制波形187
10.3.2 功率損耗折中曲線189
10.3.3 功率損耗分析191
10.4 工廠自動化192
10.4.1 互補(bǔ)的IGBT 193
10.4.2 P溝道IGBT設(shè)計194
10.5 機(jī)器人19
原書序
原書前言
作者簡介
第1章 緒論1
1.1 IGBT應(yīng)用范圍2
1.2 基本的IGBT器件結(jié)構(gòu)2
1.3 IGBT發(fā)展和商業(yè)化歷史3
1.4 功率等級的擴(kuò)展8
1.5 總結(jié)10
參考文獻(xiàn)11
第2章 IGBT的結(jié)構(gòu)和工作模式13
2.1 對稱的D-MOS結(jié)構(gòu)13
2.2 非對稱的D-MOS結(jié)構(gòu)14
2.3 溝槽柵IGBT結(jié)構(gòu)15
2.4 透明集電極IGBT結(jié)構(gòu)16
2.5 新穎的IGBT結(jié)構(gòu)16
2.6 橫向IGBT結(jié)構(gòu)18
2.7 互補(bǔ)的IGBT結(jié)構(gòu)19
2.8 總結(jié)19
參考文獻(xiàn)19
第3章 IGBT結(jié)構(gòu)設(shè)計21
3.1 閾值電壓21
3.2 對稱結(jié)構(gòu)IGBT 22
3.2.1 阻斷電壓23
3.2.2 開態(tài)特性24
3.2.3 積累電荷27
3.2.4 關(guān)斷波形29
3.2.5 關(guān)斷損耗31
3.2.6 能量損耗折中曲線31
3.3 非對稱結(jié)構(gòu)IGBT 33
3.3.1 阻斷電壓33
3.3.2 開態(tài)特性35
3.3.3 積累電荷39
3.3.4 關(guān)斷波形41
3.3.5 關(guān)斷損耗44
3.3.6 能量損耗折中曲線47
3.4 透明集電極IGBT 50
3.4.1 阻斷電壓50
3.4.2 開態(tài)特性51
3.4.3 積累電荷55
3.4.4 關(guān)斷波形55
3.4.5 關(guān)斷損耗58
3.4.6 能量損耗折中曲線59
3.5 SiC IGBT 62
3.5.1 N型非對稱SiC IGBT 62
3.5.2 阻斷電壓63
3.5.3 導(dǎo)通電壓降65
3.5.4 關(guān)斷特性67
3.5.5 關(guān)斷損耗70
3.6 優(yōu)化非對稱結(jié)構(gòu)SiC IGBT結(jié)構(gòu)70
3.6.1 優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計70
3.6.2 導(dǎo)通電壓降71
3.6.3 關(guān)斷特性72
3.6.4 能量損耗折中曲線73
3.6.5 *大工作頻率75
3.7 總結(jié)76
參考文獻(xiàn)76
第4章 安全工作區(qū)設(shè)計79
4.1 寄生晶閘管79
4.2 抑制寄生晶閘管80
4.2.1 深P 擴(kuò)散80
4.2.2 減小柵氧化層厚度81
4.2.3 空穴電流分流結(jié)構(gòu)84
4.2.4 器件元胞拓?fù)?5
4.2.5 抑制閂鎖器件結(jié)構(gòu)88
4.3 安全工作區(qū)89
4.3.1 正偏SOA 90
4.3.2 反偏SOA 92
4.3.3 短路SOA 93
4.4 新型硅器件結(jié)構(gòu)94
4.5 碳化硅器件95
4.6 總結(jié)95
參考文獻(xiàn)96
第5章 芯片設(shè)計保護(hù)和制造97
5.1 有源區(qū)97
5.2 柵極壓焊塊設(shè)計99
5.3 邊界終端設(shè)計101
5.4 集成傳感器103
5.4.1 過電流保護(hù)103
5.4.2 過電壓保護(hù)106
5.4.3 過溫保護(hù)107
5.5 平面柵器件制造工藝108
5.6 溝槽柵器件制造工藝110
5.7 壽命控制113
5.8 總結(jié)114
參考文獻(xiàn)115
第6章 封裝和模塊設(shè)計117
6.1 分立器件的封裝117
6.2 改進(jìn)的分立器件封裝119
6.3 基本的功率模塊120
6.4 扁平封裝的功率模塊122
6.5 無金屬基板的功率模塊123
6.6 智能功率模塊124
6.6.1 雙列直插型封裝124
6.6.2 智能功率單元126
6.7 可靠性126
6.8 總結(jié)127
參考文獻(xiàn)128
第7章 門驅(qū)動電路設(shè)計129
7.1 基本的門驅(qū)動129
7.2 非對稱的門驅(qū)動130
7.3 兩級門驅(qū)動130
7.4 有源柵電壓控制131
7.5 可變的柵電阻驅(qū)動132
7.6 數(shù)字的門驅(qū)動133
7.7 小結(jié)134
參考文獻(xiàn)135
第8章 IGBT模型136
8.1 基于物理機(jī)制的電路模型136
8.1.1 SABER NPT-IGBT電路模型136
8.1.2 SABER PT-IGBT電路模型139
8.1.3 SABER IGBT電熱模型141
8.1.4 SABER IGBT1模型142
8.2 IGBT模擬行為模型143
8.3 模型參數(shù)提取144
8.4 總結(jié)145
參考文獻(xiàn)145
第9章 IGBT應(yīng)用：運輸146
9.1 汽油驅(qū)動的汽車146
9.1.1 凱特林機(jī)械點火系統(tǒng)146
9.1.2 電子點火系統(tǒng)146
9.1.3 點火IGBT設(shè)計147
9.1.4 雙電壓鉗位的點火IGBT設(shè)計149
9.1.5 智能點火IGBT設(shè)計151
9.1.6 點火IGBT產(chǎn)品151
9.2 電動和混合動力電動汽車152
9.2.1 電動汽車逆變器設(shè)計152
9.2.2 電動汽車IGBT芯片設(shè)計155
9.2.3 電動汽車再生制動156
9.3 電動汽車充電站157
9.3.1 電動汽車充電要求157
9.3.2 電動汽車充電電路157
9.4 電動公共汽車159
9.4.1 電動公共汽車控制電路160
9.4.2 電動公共汽車充電161
9.5 有軌電車和無軌電車162
9.6 地鐵和機(jī)場火車164
9.7 電力機(jī)車166
9.7.1 直流電源總線166
9.7.2 交流電源總線167
9.7.3 多系統(tǒng)電力機(jī)車168
9.8 柴油電力機(jī)車168
9.9 高速電氣火車169
9.9.1 電動機(jī)驅(qū)動拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)169
9.9.2 IGBT模塊設(shè)計171
9.10 船舶推進(jìn)裝置172
9.10.1 滾裝貨輪174
9.10.2 游輪174
9.10.3 液化天然氣運輸船175
9.10.4 船舶電路斷路器175
9.11 全電飛機(jī)177
9.11.1 DC-DC轉(zhuǎn)換器178
9.11.2 DC-AC逆變器178
9.11.3 機(jī)電飛機(jī)舵機(jī)執(zhí)行器179
9.11.4 無刷直流電動機(jī)驅(qū)動179
9.11.5 IGBT模塊179
9.11.6 IGBT的宇宙射線失效180
9.12 總結(jié)180
參考文獻(xiàn)180
第10章 IGBT應(yīng)用：工業(yè)185
10.1 工業(yè)電動機(jī)驅(qū)動185
10.2 用于電動機(jī)控制的可調(diào)速驅(qū)動186
10.3 脈寬調(diào)制的可調(diào)速驅(qū)動187
10.3.1 脈寬調(diào)制波形187
10.3.2 功率損耗折中曲線189
10.3.3 功率損耗分析191
10.4 工廠自動化192
10.4.1 互補(bǔ)的IGBT 193
10.4.2 P溝道IGBT設(shè)計194
10.5 機(jī)器人19
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IGBT器件-物理.設(shè)計與應(yīng)用 作者簡介
B.Jayant Baliga博士，北卡羅來納州立大學(xué)“杰出大學(xué)教授”，美國國家工程院院士，IEEE會士。Baliga教授是國際公認(rèn)的功率半導(dǎo)體器件領(lǐng)域的專家，發(fā)表了500多篇學(xué)術(shù)文章，擁有120項美國專利。他在IGBT概念、發(fā)展和商業(yè)化方面的工作得到了美國奧巴馬總統(tǒng)的認(rèn)可，獲得了2011年美國國家技術(shù)創(chuàng)新獎?wù)隆@是美國政府授予工程師的高榮譽，以及2014年IEEE榮譽勛章——電氣工程領(lǐng)域的高榮譽。
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