功率半导体器件及其仿真技术PDF电子书下载

1 功率半导体器件基础 1

1.1 电力电子技术概述 1

1.1.1 电力电子技术发展的背景 1

1.1.2 电力电子技术与其他学科的关系 1

1.1.3 电力电子技术的发展 3

1.1.4 电力电子技术的应用 4

1.2 功率半导体器件概述 5

1.2.1 半导体器件的分类 5

1.2.2 功率半导体器件命名规则 6

1.2.3 功率半导体器件的发展 8

1.3 功率半导体器件的研制水平及主要用途 11

1.3.1 电力整流管 11

1.3.2 普通晶闸管及其派生器件 12

1.3.3 全控型功率半导体器件 14

1.3.4 复合型功率半导体器件 16

1.4 功率半导体器件模块 22

1.4.1 晶闸管和整流二极管传统模块 23

1.4.2 晶闸管智能模块 24

1.4.3 IGBT模块 25

1.4.4 智能功率模块 27

1.4.5 用户专用电力模块 28

1.4.6 集成电力电子模块 28

1.5 功率半导体器件展望 29

1.5.1 功率半导体器件功率变换能力的不断提升 31

1.5.2 新材料功率半导体器件 32

1.5.3 关于现代功率半导体器件发展趋势的几点看法 38

2 功率半导体器件工作原理、特性及主要参数 40

2.1 功率半导体器件的工作状态 40

2.1.1 功率半导体器件的工作特征 40

2.1.2 功率半导体器件应用系统的组成 41

2.2 功率二极管 42

2.2.1 功率二极管的工作原理 42

2.2.2 功率二极管的静态和动态特性 44

2.2.3 功率二极管的主要参数 44

2.2.4 功率二极管的类型 45

2.3 晶闸管 46

2.3.1 晶闸管的结构特点 46

2.3.2 晶闸管的工作原理 47

2.3.3 晶闸管的基本特性 50

2.3.4 晶闸管的基本参数 62

2.4 功率场效应晶体管 64

2.4.1 结构分类 64

2.4.2 工作机理 66

2.4.3 特性分析 67

2.5 IGBT的结构及特性 73

2.5.1 IGBT的基本结构 73

2.5.2 IGBT的工作原理 73

2.5.3 IGBT的工作特性 76

3 功率半导体器件加工工艺 79

3.1 功率半导体器件加工流程 79

3.1.1 整流二极管基本工艺流程 79

3.1.2 晶闸管基本工艺流程 79

3.1.3 烧、蒸、坚工序流程 82

3.1.4 硅片清洗处理 82

3.1.5 各工序检查标准 84

3.2 扩散工序 87

3.2.1 一维Fick扩散方程 87

3.2.2 恒定扩散系数 88

3.2.3 扩散系数与温度的关系 89

3.2.4 扩散参数 89

3.3 氧化工艺 91

3.3.1 热氧化原理 91

3.3.2 氧化层的作用 92

3.4 欧姆电极制备 98

3.4.1 铝硅、铝片处理 99

3.4.2 装模 99

3.4.3 不同烧结效果产生的原因 100

3.5 台面工艺 102

3.5.1 负角结构原理 102

3.5.2 台面腐蚀 103

3.5.3 台面保护 104

4 功率半导体器件设计 105

4.1 晶闸管结构设计 105

4.1.1 晶闸管的基本结构 105

4.1.2 晶闸管结构参数和电参数间的制约关系 106

4.1.3 程序设计的部分重要公式 107

4.2 晶闸管设计软件的界面形式 110

4.2.1 主界面形式 111

4.2.2 参数验算功能模块 111

4.2.3 结构设计功能模块 114

5 功率半导体器件热设计 119

5.1 功率半导体器件散热方法 119

5.1.1 自然冷却方法 120

5.1.2 强迫空气冷却方法 120

5.1.3 液体冷却方法 120

5.2 大功率半导体器件用散热器风冷热阻计算 121

5.2.1 传热的基本原理和公式 121

5.2.2 求解散热器热阻和绘制热阻曲线的软件 126

5.2.3 讨论 132

5.3 散热器的选择 132

附录 晶闸管设计程序 134

参考文献 154