晶闸管的设计与制造PDF电子书下载

第1章　晶闸管基本知识 1

1.1 引言 1

1.2　晶闸管的特性 1

目录 1

1.2.1 电压特性 2

1.2.2　电流特性 4

1.2.3　开通和关断 4

1.2.4　热特性 7

1.3　晶闸管的结构 7

1.4　晶闸管的种类和应用 10

1.4.1　应用 10

1.4.2　晶闸管的类型 12

1.5　晶闸管的选择 14

1.5.2　电流额定值 15

1.5.1　电压额定值 15

附录 17

第2章　晶闸管工作的物理过程 37

2.1 引言 37

2.2　晶闸管的断态 38

2.2.1　反向阻断模式 38

2.2.2　正向阻断模式 41

2.2.3　阴极发射区短路方法 45

2.2.4　表面层效应 48

2.2.4.1 电场环 49

2.2.4.2　机械磨削 51

2.2.4.3　轮廓的腐蚀 55

2.2.5　失效机理 57

2.3　开通特性 59

2.3.1　延迟时间 60

2.3.2　上升时间 61

2.3.3　等离子体的扩展 62

2.3.4　di/dt耐量 67

2.4　通态 67

2.4.1 p-i-n二极管 69

2.4.2 晶闸管的通态模式 73

2.5　关断 79

第3章　晶闸管的设计 87

3.1　半导体材料的选择 87

3.2　少数载流子寿命 91

3.3　纵向的结构设计 94

3.3.1 P基区（P2区） 94

3.3.2　N基区（N1区） 101

3.3.3　p型发射区（P1）和n型发射区（N2） 104

3.4　发射区短路点 105

3.4.1　分布式阴极发射区短路点 105

3.4.2　阴极发射区周边的短路环 110

3.4.3　分布式阳极短路点 110

3.5　门极的设计 112

3.5.1　线性门极 113

3.5.2　圆形门极 115

3.5.3　引进场门极 119

3.5.4　发射区门极 121

3.5.5　分布式或指状交叉门极 122

3.5.6　放大门极 124

第4章　特种类型晶闸管 131

4.1 门极辅助关断晶闸管（GATT） 131

4.2　非对称晶闸管（ASCR） 135

4.3 门极可关断晶闸管（GTO） 139

4.3.1 GTO晶闸管工作的物理过程 140

4.3.2　GTO晶闸管的设计 147

4.3.3　特殊类型GTO的设计 150

4.3.4 GTO晶闸管与电路的相互影响 152

4.4　逆导通晶闸管（RCT） 154

4.5　光触发晶闸管 156

4.5.1　简单的光敏门极 158

4.5.2　特殊的门极结构 161

4.6　场控晶闸管（FCT） 167

4.6.1　场控晶闸管的断态 167

4.6.2　场控晶闸管的通态 171

4.6.3　场控晶闸管的关断 172

4.6.4　光触发场控晶闸管 172

4.7　双向晶闸管 173

4.7.1　双向晶闸管的触发方式 175

4.7.1.1　第1象限门极负触发 175

4.7.1.2　第1象限门极正触发 175

4.7.1.3　第3象限门极负触发 175

4.7.1.4　第3象限门极正触发 175

4.7.2　实际结构和换向dv/dt效应 176

4.8　无门极pnpn开关 178

4.9　MOS场效应管—晶闸管混合器件 181

4.9.1　MOS控制的发射区短路点 182

4.9.2　MOS晶闸管 183

第5章　功率晶闸管的制造 189

5.1　原始硅单晶的制备 191

5.1.1　硅单晶直拉（CZ）工艺 191

5.1.2　悬浮区域熔炼（FZ）单晶硅 192

5.1.3 中子嬗变掺杂（NTD） 194

5.1.4　晶片的制备 196

5.2　外延 197

5.3　PN结的制作 200

5.3.1　镓扩散和铝扩散 201

5.3.2　硼扩散 203

5.3.3　磷扩散和砷扩散 203

5.3.4　离子注入 204

5.3.5　合金结 206

5.4　氧化 206

5.5　光刻 207

5.6　寿命的控制 209

5.6.1　防止寿命降低的措施 209

5.6.2　寿命的改善措施 211

5.6.3　降低寿命的控制措施 212

5.6.3.1　寿命的扩散控制法 214

5.6.3.2　辐照技术 217

5.7　功率晶闸管的接触层 222

5.8　结的钝化 228

5.8.1　玻璃原料钝化 229

5.8.2　热生长氧化层钝化 231

5.8.3　半绝缘多晶硅层钝化 231

5.8.4　硅橡胶、树脂和聚酰亚胺钝化 233

第6章　热设计和机械设计 238

6.1　热特性 238

6.2　功率晶闸管的封装设计 241

6.3　晶闸管的冷却技术 245

6.3.1　空气冷却 245

6.3.2　液体冷却 246

6.3.3　相变冷却 248